Java 学习系列（3）：Java 集合框架详解

Java 学习系列（3）：Java 集合框架详解

1. Java 集合框架概述

Java 集合框架（Java Collections Framework, JCF）提供了一组用于存储、操作和处理数据结构的类和接口，主要包括 List、Set、Map 三大核心接口。

Java 集合框架的优点：

• 提供了通用的数据结构实现，如数组、链表、哈希表等。
• 具备高效的算法，如排序、查找、遍历等。
• 统一 API 设计，增强代码的可读性和复用性。

2. List 接口（有序，可重复）

List 允许元素重复，并且元素存储有序，常见实现有 ArrayList 和 LinkedList。

2.1 ArrayList（动态数组实现，查询快，增删慢）

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Java");
        list.add("Python");
        list.add("C++");
        
        System.out.println("ArrayList: " + list);
    }
}

2.2 LinkedList（链表实现，增删快，查询慢）

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<Integer> list = new LinkedList<>();
        list.add(10);
        list.add(20);
        list.addFirst(5); // 在头部插入元素
        list.addLast(30); // 在尾部插入元素

        System.out.println("LinkedList: " + list);
    }
}

3. Set 接口（无序，不可重复）

Set 不能存储重复元素，常见实现有 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。

3.1 HashSet（无序，基于哈希表，查找速度快）

import java.util.HashSet;

public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Java");
        set.add("Python");
        set.add("Java"); // 重复元素不会被添加

        System.out.println("HashSet: " + set);
    }
}

3.2 TreeSet（有序，基于红黑树，排序存储）

import java.util.TreeSet;

public class TreeSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
        set.add(30);
        set.add(10);
        set.add(20);
        
        System.out.println("TreeSet (升序): " + set);
    }
}

4. Map 接口（键值对存储，Key 唯一）

Map 以 键值对（key-value） 形式存储数据，常见实现有 HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap。

4.1 HashMap（无序，查找速度快）

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "Python");
        map.put(3, "C++");
        
        System.out.println("HashMap: " + map);
    }
}

4.2 TreeMap（有序，基于红黑树）

import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<Integer, String> map = new TreeMap<>();
        map.put(3, "C++");
        map.put(1, "Java");
        map.put(2, "Python");
        
        System.out.println("TreeMap (升序 Key): " + map);
    }
}

5. 遍历集合的几种方式

5.1 使用 for-each 遍历 List

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Java");
list.add("Python");

for (String lang : list) {
    System.out.println(lang);
}

5.2 使用 Iterator 遍历 Set

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
set.add(10);
set.add(20);

Iterator<Integer> it = set.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
}

5.3 使用 entrySet() 遍历 Map

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "Java");
map.put(2, "Python");

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + " -> " + entry.getValue());
}

6. 总结

本篇博客详细介绍了 Java 集合框架，包括 List、Set 和 Map 及其常见实现，并演示了如何遍历集合。

在接下来的文章中，我们将深入学习 Java 异常处理机制，敬请期待！

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下一期：《Java 学习系列（4）：Java 异常处理机制》