java 集合 继承关系

Iterable接口：

所有集合类的根接口，定义了用于迭代的 iterator() 方法，支持 for-each 语法。

public interface Iterable<T> {
    Iterator<T> iterator();
}

Collection 接口

继承自 Iterable，是所有集合的顶级接口，定义了集合常用的操作方法，如 add(), remove(), size() 等。

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    boolean add(E e);
    boolean remove(Object o);
    int size();
    // 其它方法……
}

List 接口

• 特点：有序集合，允许元素重复，可以通过索引访问元素。

• 常见实现：

  • ArrayList：基于动态数组，随机访问快，插入删除可能较慢。

  • LinkedList：基于双向链表，适合频繁插入和删除操作，同时也实现了 Queue 接口，可以作为队列使用。

Set 接口

• 特点：不允许重复元素，无序存储（部分实现有排序需求）。

• 子接口：

  • SortedSet：要求集合中的元素按照一定顺序排列。

  • NavigableSet：在 SortedSet 的基础上提供导航方法，如 lower(), floor(), ceiling() 等。

• 常见实现：

  • HashSet：基于哈希表实现，元素无序；

  • LinkedHashSet：在 HashSet 的基础上维护插入顺序；

  • TreeSet：基于红黑树实现，能够对元素进行排序。

Queue 接口

• 特点：通常用来表示队列结构，遵循先进先出（FIFO）的原则。

• 子接口：

  • Deque（双端队列）：支持从两端插入和删除。

• 常见实现：

  • ArrayDeque：基于数组实现的双端队列；

  • LinkedList：既可作为 List 也可作为 Queue 使用。

Map 接口

• 特点：保存键值对（Key-Value）的映射关系，但不属于 Collection 层次结构。

• 子接口：

  • SortedMap：键值对按照键的自然顺序或指定顺序排序。

  • NavigableMap：在 SortedMap 的基础上提供导航方法，如 lowerEntry(), higherEntry() 等。

• 常见实现：

  • HashMap：基于哈希表实现，操作时间复杂度平均为 O(1)；

  • LinkedHashMap：在 HashMap 的基础上维护元素的插入顺序；

  • TreeMap：基于红黑树实现，支持排序；

  • Hashtable：线程安全的哈希表，但一般不推荐使用，现多用 ConcurrentHashMap 替代。

抽象类在集合框架中的作用

为了减少实现类的开发工作，Java 提供了一些抽象类作为骨架实现：

• AbstractCollection：实现了 Collection 接口的大部分方法，简化了子类的开发。

• AbstractList：继承自 AbstractCollection，实现了 List 接口，常用来开发自定义列表。

• AbstractSet：继承自 AbstractCollection，实现了 Set 接口，适用于自定义集合。

• AbstractMap：实现了 Map 接口的大部分方法，子类只需实现少量方法即可。

这些抽象类为实现者提供了默认的行为，使得定制集合时只需关注特殊逻辑，而不用从零开始实现所有接口方法。

• 继承体系清晰：所有集合都继承自 Iterable（通过 Collection），而 Map 则独立于 Collection 之外，但同样拥有明确的接口层次。

• 接口与抽象类配合：接口定义行为规范，而抽象类提供默认实现，减少了重复代码。

• 多样性实现：List、Set、Queue 和 Map 的多种实现类可以根据不同需求选用，比如 ArrayList 与 LinkedList 在不同场景下的效率差异，以及 HashSet 和 TreeSet 在元素排序上的不同表现。