Java容器有哪些

# Java容器有哪些

Java容器（Container）是Java集合框架（Java Collections Framework, JCF）的核心组成部分，用于存储和管理对象集合。根据数据结构和功能差异，Java容器主要分为两大类：**Collection**和**Map**。本文将详细介绍这两大类别及其常见实现类。

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## 一、Collection接口

Collection是单列集合的根接口，主要分为以下三个子接口：

### 1. List（有序、可重复）
- **特点**：元素按插入顺序保存，允许重复值和null。
- **常用实现类**：
  - **ArrayList**：基于动态数组，查询快（O(1)），增删慢（O(n)）。
  - **LinkedList**：基于双向链表，增删快（O(1)），查询慢（O(n)）。
  - **Vector**：线程安全的动态数组（已过时，建议用`Collections.synchronizedList`替代）。

### 2. Set（无序、唯一）
- **特点**：元素不可重复，依赖`equals()`和`hashCode()`判断唯一性。
- **常用实现类**：
  - **HashSet**：基于哈希表，插入/查询时间复杂度为O(1)。
  - **LinkedHashSet**：维护插入顺序的HashSet。
  - **TreeSet**：基于红黑树，元素按自然顺序或Comparator排序。

### 3. Queue（队列）
- **特点**：按特定规则处理元素（如FIFO、优先级）。
- **常用实现类**：
  - **LinkedList**：也可作为双向队列使用。
  - **PriorityQueue**：基于堆的优先级队列。
  - **ArrayDeque**：基于循环数组的双端队列。

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## 二、Map接口

Map是双列集合的根接口，存储键值对（Key-Value），Key唯一。

### 1. 常用实现类
- **HashMap**：
  - 基于哈希表，允许null键/值，非线程安全。
  - JDK8后，链表长度>8时转为红黑树。
- **LinkedHashMap**：
  - 维护插入顺序或访问顺序（LRU缓存场景）。
- **TreeMap**：
  - 基于红黑树，Key按自然顺序或Comparator排序。
- **Hashtable**：
  - 线程安全的Map（已过时，建议用`ConcurrentHashMap`替代）。
- **ConcurrentHashMap**：
  - 分段锁实现的线程安全HashMap，JDK8后改用CAS+synchronized优化。

### 2. 特殊用途Map
- **WeakHashMap**：Key为弱引用，适合缓存场景。
- **IdentityHashMap**：使用`==`而非`equals()`比较Key。

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## 三、工具类：Collections和Arrays

### 1. Collections
提供操作集合的静态方法，如：
- `synchronizedXxx()`：返回线程安全的集合包装。
- `sort()`：对List排序。
- `binarySearch()`：二分查找。

### 2. Arrays
提供操作数组的静态方法，如：
- `asList()`：数组转List（注意返回的List不可变）。
- `sort()`：数组排序。

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## 四、线程安全的替代方案

1. **同步包装器**  
   使用`Collections.synchronizedList()`等方法包装非线程安全集合。
   ```java
   List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

1. JUC包下的并发集合
   
   • CopyOnWriteArrayList：写时复制的线程安全List。
   • ConcurrentHashMap：高并发优化的Map。
   • BlockingQueue：阻塞队列（如ArrayBlockingQueue）。

五、如何选择容器？

1. 是否需要键值对？

   • 是 → 选择Map接口的实现类。
   • 否 → 选择Collection的子接口。

2. 是否需要排序？

   • 是 → TreeSet/TreeMap或使用Collections.sort()。

3. 是否需要线程安全？

   • 是 → 选择JUC并发集合或同步包装器。

4. 性能考量

   • 频繁查询 → ArrayList/HashMap。
   • 频繁增删 → LinkedList。

总结

Java容器框架提供了丰富的数据结构选择，开发者应根据业务场景（如是否需排序、线程安全、性能要求等）选择合适的实现类。随着JDK版本迭代，容器类不断优化（如HashMap的红黑树优化），建议关注最新特性以提升代码效率。

提示：JDK9后新增了List.of()、Set.of()等工厂方法创建不可变集合。 “`

注：实际字数约950字，内容覆盖了Java容器的分类、实现类、线程安全方案及选型建议。