请解释Java中常用的Collection集合的类层次结构。

八股文_Java集合面试题 0 254

参考回答

在 Java 中，Collection 是集合框架的核心接口之一，其下有多个子接口和实现类。常用的 Collection 接口类层次结构主要包括以下内容：

Collection 接口：是集合的根接口，定义了最基本的集合操作。
- List 接口：表示有序、可重复的集合。
  - ArrayList：基于动态数组实现。
  - LinkedList：基于双向链表实现。
  - Vector：线程安全，已较少使用。
- Set 接口：表示无序、不可重复的集合。
  - HashSet：基于哈希表实现。
  - TreeSet：基于红黑树实现，元素有序。
  - LinkedHashSet：基于哈希表和链表实现，保证插入顺序。
- Queue 接口：表示队列，通常是先进先出（FIFO）。
  - PriorityQueue：元素按照优先级排序。
  - LinkedList：可作为队列使用。
Map 接口（不属于 Collection，但常用）：用于存储键值对。
- HashMap：无序存储。
- TreeMap：键值有序存储。
- LinkedHashMap：保持插入顺序。

详细讲解与拓展

1. Collection 接口

Collection 是 Java 集合框架的根接口，定义了操作集合的通用方法。它有三个主要子接口：List、Set 和 Queue。

2. Collection 的类层次结构

以下是详细的层次结构：

java.util.Collection
├── List
│   ├── ArrayList
│   ├── LinkedList
│   └── Vector
│       └── Stack
├── Set
│   ├── HashSet
│   │   └── LinkedHashSet
│   └── SortedSet
│       └── TreeSet
└── Queue
    ├── LinkedList
    ├── PriorityQueue
    └── Deque
        ├── ArrayDeque
        └── LinkedList (also implements Deque)

3. 各接口和类的特点

List

特点：有序、可重复，允许通过索引访问元素。
实现类：
- ArrayList：底层是动态数组，查询快，插入和删除慢，非线程安全。
- LinkedList：底层是双向链表，插入和删除快，查询慢，既可以用作列表，也可以用作队列。
- Vector：底层是动态数组，线程安全，但效率低，已较少使用。
- Stack：继承自 Vector，实现了先进后出（LIFO）栈结构。

例子：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
System.out.println(list); // 输出：[A, B]

Set

特点：无序、不可重复。
实现类：
- HashSet：基于哈希表，元素无序，插入和删除效率高。
- LinkedHashSet：基于哈希表和链表，保持插入顺序。
- TreeSet：基于红黑树，元素自动排序。

例子：

Set<Integer> set = new HashSet<>();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(1); // 重复元素被忽略
System.out.println(set); // 输出：[1, 2]

Queue

特点：先进先出（FIFO），常用于排队场景。
实现类：
- LinkedList：实现了 Queue 接口，同时支持双端队列操作。
- PriorityQueue：优先级队列，元素按照自然顺序或指定的比较器顺序排列。
- ArrayDeque：高效的双端队列实现。

例子：

Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("A");
queue.add("B");
queue.poll(); // 移除队头元素
System.out.println(queue); // 输出：[B]

4. Map（键值对集合）

虽然 Map 不继承 Collection 接口，但它是 Java 集合框架的重要部分，用于存储键值对。

java.util.Map
├── HashMap
│   └── LinkedHashMap
├── TreeMap
└── Hashtable
    └── Properties

特点：
- HashMap：无序，允许 null 键和值。
- LinkedHashMap：保持插入顺序。
- TreeMap：基于红黑树，键有序。
- Hashtable：线程安全，已过时，较少使用。

例子：

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "A");
map.put(2, "B");
System.out.println(map); // 输出：{1=A, 2=B}

5. 总结集合框架

接口/类	特点	用途
`List`	有序、可重复	动态数组，元素有序
`Set`	无序、不可重复	去重集合
`Queue`	FIFO，优先级处理	队列操作
`Map`	键值对存储	映射关系存储

6. 拓展：集合选择指南

如果需要 随机访问 元素：使用 ArrayList。
如果需要 频繁插入/删除：使用 LinkedList 或 HashSet。
如果需要 去重且排序：使用 TreeSet 或 TreeMap。
如果需要 线程安全 集合：使用 Collections.synchronizedList() 或 ConcurrentHashMap。