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Java集合框架入门与常用集合类解析

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-01-15 11:38:02

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来源于php中文网

原创

java集合框架围绕collection和map主线,解决存储、访问、重复性、空值及线程安全问题;选错类易致性能下降或concurrentmodificationexception等异常。

java集合框架入门与常用集合类解析

Java集合框架不是“学完就忘”的概念堆砌,而是围绕CollectionMap两条主线,解决“存什么、怎么存、怎么取、是否允许重复/空值、线程是否安全”这些具体问题的工具箱。选错集合类,轻则性能掉一截,重则出现ConcurrentModificationExceptionNullPointerException

ArrayList vs LinkedList:别只看“数组”和“链表”字面意思

很多人以为“查多用ArrayList,增删多用LinkedList”,但实际要拆开看操作位置:

  • ArrayList.get(int index)是O(1),但remove(int index)在中间位置是O(n)——因为要数组拷贝移动
  • LinkedList.get(int index)是O(n),哪怕查第10个元素也要从头/尾遍历;它真正快的是addFirst()addLast()removeFirst()这些Deque接口方法
  • 除非你明确在头部频繁插入/删除(比如实现、队列),否则LinkedList在JVM中因对象头开销大、缓存不友好,实际性能往往不如ArrayList
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b");
// ✅ 推荐:随机访问或尾部追加
String s = list.get(0);

List<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("first");
queue.add("second");
// ✅ 推荐:当作队列用
String head = queue.removeFirst(); // O(1)

HashMap的key为什么必须重写hashCode()equals()

不重写会导致两个逻辑相等的对象被当成不同key存入,或者查不到已存在的key——这是最常被忽略的坑。

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  • HashMap先用key.hashCode()定位桶(bucket),再用key.equals()比对链表/红黑树中的节点
  • 如果只重写equals()不重写hashCode(),相同对象可能落在不同桶里,get()直接返回null
  • 如果只重写hashCode()不重写equals(),不同对象可能哈希冲突后无法正确判断是否相等,导致重复key
public class User {
    private String name;
    private int age;

    // 必须同时生成!IDE通常可一键生成
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        User user = (User) o;
        return age == user.age && Objects.equals(name, user.name);
    }
}

ConcurrentHashMap不是“线程安全版HashMap”,它的并发策略变了

Java 8之后的ConcurrentHashMap不再用分段锁(Segment),而是基于synchronized + CAS + 红黑树迁移实现,但行为差异很关键:

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  • size()不是强一致的——它返回的是估算值,高并发下可能滞后;需要精确计数请用mappingCount()
  • containsKey()get()是弱一致性读,不会阻塞写操作,但可能读到“刚刚被删除的key”的旧值(极短窗口)
  • 不支持Iteratorremove(),调用会抛UnsupportedOperationException;要用computeIfPresent()remove(key, value)
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("a", 1);
map.computeIfPresent("a", (k, v) -> v + 1); // ✅ 安全更新
// map.keySet().iterator().next().remove(); // ❌ 抛异常

集合类的选择不是靠记忆API,而是盯住你的数据访问模式:是否需要排序?是否要保证插入顺序?是否有多线程写入?有没有null键需求?这些约束条件一旦明确,候选集合通常只剩一两个。最危险的,是把HashMap直接扔进多线程环境还坚信“只是读多写少就没事”。

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