Java Collections Framework（JCF）

Java Collections Framework（JCF）是一个标准化的、分层的接口与实现体系，用于高效存储和操作对象集合。其成员可分为五大核心部分，以下是结构化梳理：

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📦 一、顶层接口

1. Collection<E>

   • 所有单列集合的根接口，定义基础操作（add, remove, contains等）。
   • 子接口：
     • List<E>：有序可重复集合（如 [A, B, A]），支持索引访问。实现类：ArrayList, LinkedList, Vector。
     • Set<E>：无序不可重复集合（如 {A, B}）。实现类：HashSet, TreeSet, LinkedHashSet。
     • Queue<E>：队列模型，支持FIFO操作。子接口 Deque<E>（双端队列）允许两端操作。

2. Map<K,V>

   • 键值对集合（双列集合），每个键映射唯一值。
   • 子接口：
     • SortedMap<K,V>：按键排序的Map（如 TreeMap）。
     • ConcurrentMap<K,V>：线程安全的Map（如 ConcurrentHashMap）。

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⚙️ 二、核心实现类

List 实现类

类名	数据结构	特点
ArrayList	动态数组	随机访问快（O(1)），增删慢（需移动元素）。
LinkedList	双向链表	增删快（O(1)），随机访问慢（需遍历）。
Vector	动态数组	线程安全但性能低，已逐渐被 ArrayList 替代。

Set 实现类

类名	数据结构	特点
HashSet	哈希表	基于 HashMap 实现，查询快（O(1)），无序。
TreeSet	红黑树	元素自动排序，需实现 Comparable 或提供 Comparator。
LinkedHashSet	链表+哈希表	保留插入顺序，性能接近 HashSet。

Queue/Deque 实现类

类名	特点
ArrayDeque	数组实现双端队列，高效无锁。
PriorityQueue	堆实现优先级队列，元素按自然顺序或自定义顺序出队。

Map 实现类

类名	数据结构	特点
HashMap	哈希表	允许 null 键/值，非线程安全，查询快。
TreeMap	红黑树	键自动排序，支持范围查询。
LinkedHashMap	链表+哈希表	保留插入顺序或访问顺序。
ConcurrentHashMap	分段锁哈希表	高并发场景首选，线程安全且性能优于 Hashtable。

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🛠️ 三、工具类与辅助接口

1. 工具类

   • Collections：提供静态方法（如 sort(), reverse(), synchronizedList()）用于集合操作。
   • Arrays：操作数组的工具类（如 sort(), binarySearch()）。

2. 迭代器与比较器

   • Iterator<E>：基础遍历接口（hasNext(), next(), remove()）。
   • Comparator<T>：自定义排序规则（如 Comparator.comparing(User::getName)）。
   • Comparable<T>：对象自然排序接口（需实现 compareTo()）。

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🚀 四、并发集合（java.util.concurrent 包）

类/接口	用途
CopyOnWriteArrayList	写时复制List，读操作无锁，适合读多写少场景。
BlockingQueue	阻塞队列（如 ArrayBlockingQueue），生产者-消费者模型核心组件。
ConcurrentSkipListMap	跳表实现的并发 SortedMap，支持高并发排序。

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💎 总结：框架层次关系

关键特点：

• 动态扩展：多数集合类自动扩容（如 ArrayList 默认容量10，扩容1.5倍）。
• 线程安全选择：
  • 非并发场景：ArrayList, HashMap（性能最优）。
  • 并发场景：ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList（避免使用遗留的 Vector/Hashtable）。
• 性能权衡：
  • 随机访问：选 ArrayList（优于 LinkedList）。
  • 频繁增删：选 LinkedList 或 ArrayDeque。

完整实现类列表可参考 Java Collections Framework官方文档。