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面试官：说说java的集合框架
Java集合框架（Java Collections Framework，JCF）是Java中用于存储、操作和管理数据结构的核心库。它提供了一组标准化的接口、实现类和算法，使得开发者能够高效地处理各种数据集合。
1. 集合框架的核心接口
Java集合框架主要围绕以下几个核心接口构建：
(1) Collection 接口
- 特点：表示一组对象的集合。
- 子接口：
List：有序集合，允许重复元素。
- 实现类：
ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。
Set：无序集合，不允许重复元素。
- 实现类：
HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。
Queue：队列，支持先进先出（FIFO）或优先级操作。
- 实现类：
LinkedList、PriorityQueue、ArrayDeque。
(2) Map 接口
- 特点：存储键值对（Key-Value），键唯一，值可重复。
- 实现类：
HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap。
2. 主要实现类及特性
(1) List 接口的实现类
| 类名 |
数据结构 |
线程安全 |
特点 |
ArrayList |
动态数组 |
不安全 |
随机访问快（O(1)），增删慢（需移动元素）。 |
LinkedList |
双向链表 |
不安全 |
增删快（O(1)），随机访问慢（O(n)），可用作队列或栈。 |
Vector |
动态数组 |
安全 |
线程安全但性能差，已被Collections.synchronizedList或CopyOnWriteArrayList替代。 |
(2) Set 接口的实现类
| 类名 |
数据结构 |
特点 |
HashSet |
哈希表 |
无序，允许null元素，依赖hashCode()和equals()。 |
LinkedHashSet |
哈希表 + 链表 |
维护插入顺序，性能略低于HashSet。 |
TreeSet |
红黑树 |
元素有序（自然顺序或Comparator），增删查时间复杂度为 O(log n)。 |
(3) Map 接口的实现类
| 类名 |
数据结构 |
线程安全 |
特点 |
HashMap |
哈希表 |
不安全 |
允许null键/值，查找性能 O(1)，默认负载因子 0.75。 |
LinkedHashMap |
哈希表 + 链表 |
不安全 |
维护插入顺序或访问顺序（适合实现LRU缓存）。 |
TreeMap |
红黑树 |
不安全 |
键有序（自然顺序或Comparator），增删查 O(log n)。 |
Hashtable |
哈希表 |
安全 |
线程安全但性能差，已被ConcurrentHashMap替代。 |
ConcurrentHashMap |
分段锁/CAS |
安全 |
高并发场景下的首选，性能接近HashMap。 |
3. 集合的遍历方式
(1) 迭代器 Iterator
List<String> list = new ArrayList<>();
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
(2) 增强 for 循环
for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
(3) Lambda 表达式（Java 8+）
list.forEach(s -> System.out.println(s));
4. 集合排序与比较
(1) Comparable 接口
- 自然排序：对象自身实现
compareTo()方法。
class Student implements Comparable<Student> {
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.age - o.age;
}
}
(2) Comparator 接口
Comparator<Student> comparator = (s1, s2) -> s1.getName().compareTo(s2.getName());
Collections.sort(students, comparator);
5. 线程安全与并发集合
(1) 同步包装类
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
(2) java.util.concurrent 包
| 类名 |
特点 |
CopyOnWriteArrayList |
写时复制，读操作无锁，适合读多写少场景。 |
ConcurrentHashMap |
分段锁（JDK7）或CAS + 红黑树（JDK8+），高并发性能优异。 |
BlockingQueue |
支持阻塞操作的队列，如ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue。 |
6. 集合的性能对比
| 操作 |
ArrayList |
LinkedList |
HashMap |
TreeMap |
| 随机访问 |
O(1) |
O(n) |
O(1) |
O(log n) |
| 插入/删除（头） |
O(n) |
O(1) |
- |
- |
| 插入/删除（尾） |
O(1) |
O(1) |
- |
- |
| 搜索 |
O(n) |
O(n) |
O(1) |
O(log n) |
7. 工具类：Collections 和 Arrays
(1) Collections
- 提供静态方法操作集合：
sort()：排序。reverse()：反转。shuffle()：随机打乱。synchronizedXXX()：生成同步集合。
(2) Arrays
- 提供静态方法操作数组：
asList()：数组转List。sort()：排序。binarySearch()：二分查找。
8. Java 8+ 的增强
(1) Stream API
List<Integer> evenNumbers = list.stream()
.filter(n -> n % 2 == 0)
.collect(Collectors.toList());
(2) Lambda 表达式
list.removeIf(s -> s.length() > 5);
(3) 新集合方法
Map<String, List<Student>> groupByCity = students.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(Student::getCity));
