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Java容器都有哪些？

article 2024/12/31 4:08:02

Java容器是用于存储和管理多个对象的数据结构，根据功能和特性的不同，可以分为以下几大类：

一、Collection接口及其实现类

Collection是Java中集合框架的根接口，是List、Set和Queue等子接口的公共父接口。它定义了基本的集合操作方法，比如添加、删除、查询等，用于处理一组对象。Collection接口位于java.util包中，定义了操作集合对象的通用方法，但它不能直接实例化，而是通过子接口（如List、Set、Queue）来使用。

List接口：在需要有序存储元素并且允许重复时使用，例如实现员工名单、订单列表等。List接口的实现类包括：
- ArrayList：基于数组实现的动态数组，可以动态增长和缩小。它提供了快速的随机访问和高效的增删操作（在列表末尾除外）。ArrayList是非同步的，线程不安全，但效率高。
- LinkedList：基于双向链表实现的列表，具有高效的插入和删除操作（在列表头部和尾部除外），但随机访问效率较低。LinkedList也是非同步的，线程不安全，但适用于需要频繁进行插入和删除操作的场景。
- Vector：与ArrayList类似，但它是线程安全的，适用于多线程环境。然而，由于线程安全性的开销，Vector的性能通常比ArrayList差。
- Stack：栈是后进先出（LIFO）的数据结构，Java提供了Stack类来实现栈的功能。它继承自Vector，因此也是线程安全的。
Set接口：在需要保证集合中的元素不重复时使用，比如记录唯一标识（ID）、过滤重复数据等。Set接口的实现类包括：
- HashSet：基于哈希表实现的集合，不允许重复元素，且元素是无序的。它提供了快速的查找和插入操作。
- LinkedHashSet：具有HashSet的所有特性，同时它还维护了一个双向链表来记录元素的插入顺序。因此，LinkedHashSet是有序的，迭代时会按照元素的插入顺序进行。
- TreeSet：基于红黑树实现的集合，不允许重复元素，且元素是有序的。TreeSet会根据元素的自然顺序或指定的排序规则进行排序。
Queue接口：在需要遵循特定顺序处理元素时使用，例如任务调度、消息队列等。Queue接口的实现类包括：
- LinkedList：除了作为List接口的实现类外，LinkedList还可以作为Queue接口的实现类，支持在两端插入和删除元素。但由于它是基于链表的，所以随机访问效率较低。
- PriorityQueue：优先队列，它的元素会按照优先级进行排序。优先级可以通过元素的自然顺序或提供的Comparator来确定。
- ArrayDeque：双端队列，支持在两端插入和删除元素。它基于数组实现，没有容量限制（在内存允许的情况下）。

二、Map接口及其实现类

Map是Java集合框架中的一个重要接口，它用于存储键值对（key-value）映射。Map不继承自Collection接口，因为它表示一组键值对，而不是单独的元素集合。常用的Map实现类有HashMap、TreeMap、LinkedHashMap、Hashtable和ConcurrentHashMap等。

HashMap：基于哈希表实现的映射，允许使用null键和null值。它不保证映射的顺序；特别是它不保证顺序会随着时间的推移保持不变。HashMap是非同步的，线程不安全，但效率高。
LinkedHashMap：具有HashMap的所有特性，同时它还维护了一个双向链表来记录键值对的插入顺序。因此，LinkedHashMap是有序的，迭代时会按照键值对的插入顺序进行。
TreeMap：基于红黑树实现的映射，不允许使用null键，但允许使用null值。TreeMap会根据键的自然顺序或指定的排序规则进行排序。
Hashtable：类似于HashMap，但它是线程安全的，且不允许使用null键和null值。然而，由于线程安全性的开销，Hashtable的性能通常比HashMap差。
ConcurrentHashMap：是HashMap的线程安全版本，适用于多线程环境。它提供了高效的并发访问性能，同时保证了线程安全。

此外，还有一些其他的Map实现类，如WeakHashMap等，它们在不同的应用场景中具有各自的特点和优势。