Java集合框架核心结构总览-优快云博客

以下是Java集合框架中接口与实现类关系的结构化总结及对应的文本示意图

Java集合框架核心结构总览

文本示意图

Collection (接口)
├── List (有序可重复集合)
│   ├── ArrayList (动态数组实现)
│   ├── LinkedList (双向链表实现，同时实现Deque接口)
│   └── Vector (线程安全数组，已过时)
│
├── Set (无序不可重复集合)
│   ├── HashSet (哈希表实现)
│   ├── LinkedHashSet (链表维护插入顺序的哈希表)
│   └── TreeSet (红黑树实现，支持排序)
│
└── Queue (队列接口)
    ├── LinkedList (双向链表实现队列)
    └── PriorityQueue (优先级堆实现)

Map (独立接口，键值对存储)
├── HashMap (哈希表实现)
├── LinkedHashMap (链表维护插入顺序)
└── TreeMap (红黑树实现，支持键排序)

接口与实现类详细关系

1. Collection接口及其子接口

• 核心接口：Collection 是所有单列集合的根接口，定义基础操作方法如 add(), remove(), size() 等。
• 子接口：
• List：有序可重复集合，支持索引访问。
◦ 实现类：
◦ ArrayList：基于动态数组，查询快、增删慢。
◦ LinkedList：基于双向链表，增删快、查询慢，同时实现 Deque 接口支持队列操作。
◦ Vector：线程安全的动态数组，已逐渐被 ArrayList 替代。

• Set：无序不可重复集合，依赖 equals() 和 hashCode() 判断元素唯一性。
◦ 实现类：
◦ HashSet：基于哈希表，查询速度最快。
◦ LinkedHashSet：在 HashSet 基础上用链表维护插入顺序。
◦ TreeSet：基于红黑树，元素按自然或自定义顺序排序。

• Queue：队列接口，支持先进先出（FIFO）或优先级操作。
◦ 实现类：
◦ LinkedList：通过 Deque 接口实现队列功能。
◦ PriorityQueue：基于优先级堆，元素按优先级排序。

2. Map接口及其实现类

• 核心接口：Map 是独立的键值对集合接口，键唯一，值可重复。
• 实现类：
◦ HashMap：基于哈希表，允许 null 键和值。
◦ LinkedHashMap：在 HashMap 基础上维护插入顺序或访问顺序。
◦ TreeMap：基于红黑树，键按自然或自定义顺序排序。

3. 抽象类的作用

• 如 AbstractList、AbstractSet 等抽象类，部分实现了接口方法（如迭代器、基础增删操作），供具体实现类继承以简化开发。

关键设计特点

List与Set的区别：
• List 保留插入顺序，允许重复；Set 不保留顺序，禁止重复。
线程安全性：
• 大多数集合类（如 ArrayList、HashMap）非线程安全，可通过 Collections.synchronizedList() 包装实现同步。
性能优化选择：
• 频繁查询用 ArrayList 或 HashSet；频繁增删用 LinkedList；排序需求用 TreeSet 或 TreeMap。

扩展关系图（简化版）

Collection
│
├── List → ArrayList, LinkedList, Vector
├── Set → HashSet, LinkedHashSet, TreeSet
└── Queue → LinkedList, PriorityQueue

Map → HashMap, LinkedHashMap, TreeMap