Java容器类的全面解析：从小白到高手的进阶之路

最新推荐文章于 2025-03-23 08:41:28 发布

Leaton Lee

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文章标签： java 开发语言

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引言：为什么要学习Java容器类？

在Java编程中，容器类（Container Classes）是处理数据存储和操作的核心工具。无论你是刚入门的小白，还是有一定经验的开发者，掌握容器类的使用方法都是必不可少的技能。

本文将全面讲解Java中最常用的容器类，包括它们的特点、应用场景、常用方法以及具体的代码示例。从 ArrayList到 Deque，从 HashMap 到 TreeMap，我们都会一一解析，让你彻底搞懂这些容器类的奥秘！

第一部分：容器类概述

在Java中，容器类主要用于存储和操作数据。根据数据结构的不同，容器类可以分为以下几类：

List：有序的集合，允许重复元素。
Set：无序的集合，不允许重复元素。
Queue：先进先出（FIFO）的数据结构。
Map：键值对存储结构。

第二部分：List容器类

1. ArrayList

ArrayList 是Java中最动态常用的数组实现。它允许我们在运行时动态调整数组的大小。

常用方法

方法	描述
add(E e)	将指定的元素插入列表的末尾。
get(int index)	返回列表中指定位置的元素。
remove(int index)	移除列表中指定位置的元素。
size()	返回列表中的元素个数。

示例代码

import java.util.ArrayList; 
 
public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");  // 添加元素 
        list.add("Banana"); 
        System.out.println(" 列表中的元素：" + list);
        System.out.println(" 第一个元素是：" + list.get(0)); 
    }
}

2. LinkedList

LinkedList 是一个基于双向链表实现的列表。它的优点在于插入和删除操作效率高。

常用方法

方法	描述
addFirst(E e)	将元素添加到列表的开头。
addLast(E e)	将元素添加到列表的末尾。
removeFirst()	移除并返回列表的第一个元素。
removeLast()	移除并返回列表的最后一个元素。

示例代码

import java.util.LinkedList; 
 
public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
        list.addFirst("Apple");  // 添加到开头 
        list.addLast("Banana");  // 添加到末尾 
        System.out.println(" 列表中的元素：" + list);
        System.out.println(" 移除第一个元素：" + list.removeFirst()); 
    }
}

第三部分：Set容器类

1. HashSet

HashSet 是一个基于哈希表实现的集合，不允许重复元素。

常用方法

方法	描述
add(E e)	将指定的元素插入集合。
contains(Object o)	检查集合中是否包含指定元素。
remove(Object o)	移除集合中的指定元素。

示例代码

import java.util.HashSet; 
 
public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");  // 添加元素 
        set.add("Banana"); 
        System.out.println(" 集合中的元素：" + set);
        System.out.println(" 是否包含Apple？：" + set.contains("Apple")); 
    }
}

2. TreeSet

TreeSet 是一个基于红黑树实现的集合，元素会自动按自然顺序排序。

常用方法

方法	描述
first()	返回集合中的第一个元素。
last()	返回集合中的最后一个元素。
ceiling(E e)	返回大于等于指定元素的最小元素。

示例代码

import java.util.TreeSet; 
 
public class TreeSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
        set.add(5);  // 添加元素 
        set.add(3); 
        set.add(7); 
        System.out.println(" 集合中的元素：" + set);
        System.out.println(" 第一个元素是：" + set.first()); 
        System.out.println(" 最后一个元素是：" + set.last()); 
    }
}

第四部分：Queue容器类

1. ArrayDeque

ArrayDeque 是一个基于数组实现的双端队列，支持在两端插入和移除元素。

常用方法

方法	描述
addFirst(E e)	将元素添加到队列的开头。
addLast(E e)	将元素添加到队列的末尾。
removeFirst()	移除并返回队列的第一个元素。
removeLast()	移除并返回队列的最后一个元素。

示例代码

import java.util.ArrayDeque; 
 
public class ArrayDequeExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayDeque<String> deque = new ArrayDeque<>();
        deque.addFirst("Apple");  // 添加到开头 
        deque.addLast("Banana");  // 添加到末尾 
        System.out.println(" 队列中的元素：" + deque);
        System.out.println(" 移除第一个元素：" + deque.removeFirst()); 
    }
}

2. PriorityQueue

PriorityQueue 是一个基于堆实现的优先级队列，元素会自动按优先级排序。

常用方法

方法	描述
peek()	查看队列中的第一个元素（不移除）。
poll()	移除并返回队列中的第一个元素。
add(E e)	将元素插入队列。

示例代码

import java.util.PriorityQueue; 
 
public class PriorityQueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>();
        queue.add(5);  // 添加元素 
        queue.add(3); 
        queue.add(7); 
        System.out.println(" 队列中的元素：" + queue);
        System.out.println(" 查看第一个元素：" + queue.peek()); 
        System.out.println(" 移除第一个元素：" + queue.poll()); 
    }
}

第五部分：Map容器类

1. HashMap

HashMap 是一个基于哈希表实现的映射，允许键值对的存储。

常用方法

方法	描述
put(K key, V value)	将键值对插入映射。
get(Object key)	返回指定键对应的值。
remove(Object key)	移除指定键的键值对。

示例代码

import java.util.HashMap; 
 
public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple",  10); // 添加键值对 
        map.put("Banana",  20);
        System.out.println(" 映射中的内容：" + map);
        System.out.println("Apple 对应的值是：" + map.get("Apple")); 
    }
}

2. TreeMap

TreeMap 是一个基于红黑树实现的映射，键会自动按自然顺序排序。

常用方法

方法	描述
firstKey()	返回映射中的第一个键。
lastKey()	返回映射中的最后一个键。
ceilingKey(E e)	返回大于等于指定键的最小键。

示例代码

import java.util.TreeMap; 
 
public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<String, Integer> map = new TreeMap<>();
        map.put("Banana",  20); // 添加键值对 
        map.put("Apple",  10);
        map.put("Cherry",  30);
        System.out.println(" 映射中的内容：" + map);
        System.out.println(" 第一个键是：" + map.firstKey()); 
        System.out.println(" 最后一个键是：" + map.lastKey()); 
    }
}

总结：容器类的选型指南

场景	推荐容器类
需要动态数组，随机访问频繁	ArrayList
需要高效插入和删除	LinkedList
需要唯一元素	HashSet
需要有序元素	TreeSet
需要双端队列	ArrayDeque
需要优先级队列	PriorityQueue
需要键值对存储	HashMap
需要有序键值对	TreeMap