Java 集合框架概述：Collection与Map接口及其结构-优快云博客

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Java 集合框架（Collection Framework）是 Java 中处理对象集合的一个重要概念，它为开发人员提供了一种统一的、易于使用的方式来存储和操作数据。集合框架中的核心接口包括 Collection 接口和 Map 接口。虽然它们都用于存储数据，但它们的结构、用途和实现方式有所不同。

在这篇博客中，我们将探讨 Java 集合框架的整体结构，重点讲解 Collection 和 Map 接口及其实现类。

一、集合框架的整体结构

Java 集合框架由一系列的接口、实现类以及工具类构成。它提供了一些常用的数据结构，如列表、集合、队列和映射，使得开发人员能够以更高效和统一的方式进行数据存储和访问。

集合框架的顶层接口包括：

Collection 接口：是所有集合类的根接口。它是一个非常通用的接口，包含了对集合中元素进行操作的方法，如添加、删除、遍历等。
Map 接口：是一个键值对映射的接口，它并不继承自 Collection，而是集合框架中的一个独立接口。它允许通过键访问对应的值。

集合框架的结构图

                           Collection (接口)
                           /            \
            List (接口)              Set (接口)
             /   \                   /    \
 ArrayList  LinkedList     HashSet  TreeSet

                           Map (接口)
                           /     \
                  HashMap    TreeMap

二、`Collection` 接口

Collection 是所有集合的根接口，代表了一个可以存储对象的容器。它定义了一些常用的方法，如：

add(E e)：向集合中添加一个元素。
remove(Object o)：从集合中删除指定的元素。
size()：返回集合中的元素数量。
isEmpty()：判断集合是否为空。
clear()：清空集合中的所有元素。

`Collection` 接口的常见实现类

List 接口：List 是一个有序集合，允许元素重复。它可以按照插入顺序进行访问。常见实现类包括：
- ArrayList：基于动态数组实现，支持快速随机访问，插入和删除操作相对较慢。
- LinkedList：基于双向链表实现，支持快速插入和删除，随机访问较慢。
Set 接口：Set 是一个不允许元素重复的集合，常见的实现类有：
- HashSet：基于哈希表实现，元素的顺序是不确定的。
- TreeSet：基于红黑树实现，支持有序集合，元素会按自然顺序排序，或者根据提供的 Comparator 排序。
Queue 接口：Queue 是一个用于存储等待处理的元素的集合。常见的实现类有：
- LinkedList（也实现了 Queue 接口）。
- PriorityQueue：基于优先队列实现，元素按照优先级进行排序。

三、`Map` 接口

Map 是一个用于存储键值对（key-value）映射的接口。与 Collection 不同，Map 不继承自 Collection，因此它有自己的一套方法来操作键值对。常见的方法包括：

put(K key, V value)：向映射中添加一个键值对。
get(Object key)：根据键获取对应的值。
remove(Object key)：根据键删除映射中的键值对。
size()：返回映射中的键值对数量。
containsKey(Object key)：检查映射中是否包含指定的键。

`Map` 接口的常见实现类

HashMap：基于哈希表实现，键和值都可以为 null，查找、插入的时间复杂度是常数级别。
TreeMap：基于红黑树实现，自动根据键的自然顺序进行排序，或者根据提供的 Comparator 进行排序。
LinkedHashMap：继承自 HashMap，但它保持元素插入的顺序，或者按访问顺序排列。

四、`Collection` 和 `Map` 的主要区别

数据存储形式：
- Collection 存储的是元素（单一对象），比如 List 存储一系列元素，Set 存储不重复的元素。
- Map 存储的是键值对，每个键对应一个值，允许通过键来访问对应的值。
元素的唯一性：
- Collection 中的元素是独立的，Set 规定元素不能重复，而 List 允许重复元素。
- Map 中的键是唯一的，但值可以重复。
继承结构：
- Collection 是所有集合接口的父接口，所有集合（如 List、Set 等）都直接或间接继承自 Collection。
- Map 是独立的接口，不继承自 Collection。