Java集合框架常用类
JDK8的集合框架主要分为两大体系——Collection接口和Map接口。其中Collection接口是所有单列集合的父接口，包含List、Set两个主要子接口；而Map接口是双列集合的父接口，存储的是键值对（key-value）。两者的核心区别的是：Collection存储单个元素，Map存储映射关系，这一点一定要先分清。
一、Collection接口：单列集合的“顶层规范”
Collection接口定义了单列集合的通用操作，比如添加元素（add）、删除元素（remove）、判断是否包含（contains）、遍历（iterator）等，它本身是一个抽象接口，不能直接实例化，必须通过它的子接口（List、Set）的实现类来使用。
这里重点说一下JDK8给Collection新增的一个实用特性：forEach方法，结合Lambda表达式，能极大简化集合的遍历操作，比如：
Collection<String> collection = new ArrayList<>();
collection.add("Java");
collection.add("JDK8");
// JDK8新增forEach遍历
collection.forEach(str -> System.out.println(str));接下来，咱们分别详解List和Set这两个核心子接口，以及它们的常用实现类。
1. List接口：有序、可重复的单列集合
List接口的核心特点：有序（元素插入顺序与遍历顺序一致）、可重复（允许存储相同元素）、支持索引访问（就像数组一样，可以通过下标get、set元素）。实现类有3个：ArrayList、LinkedList、Vector，其中Vector在JDK8中已基本被淘汰，重点关注前两个。
（1）ArrayList：基于数组实现，查询快、增删慢
ArrayList是List接口最常用的实现类，底层基于动态数组（数组容量可自动扩容）实现，核心优势是“查询效率高”——因为数组支持通过索引直接访问元素，时间复杂度是O(1)；但增删效率较低，尤其是在集合中间位置增删元素时，需要移动后续所有元素，时间复杂度是O(n)。
JDK8中ArrayList的关键优化：
初始容量默认是10，扩容机制为“每次扩容至原来的1.5倍”（JDK7及之前是1.5倍，JDK8保持一致，但优化了扩容时的数组复制效率）。
支持Lambda遍历、Stream流操作（后续会结合Map一起说）。
新增了removeIf方法，可根据条件批量删除元素，比如删除所有长度小于3的字符串：
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("abc");
list.add("ab");
// 批量删除长度<3的元素
list.removeIf(str -> str.length() < 3);适用场景：查询操作频繁、增删操作较少的场景，比如展示列表数据、存储固定顺序的数据集。
（2）LinkedList：基于双向链表实现，增删快、查询慢
LinkedList底层基于双向链表实现，每个元素都包含前驱节点和后继节点的引用，核心优势是“增删效率高”——在链表中间位置增删元素时，只需修改节点的引用，无需移动元素，时间复杂度是O(1)；但查询效率低，需要从链表头或尾遍历到目标元素，时间复杂度是O(n)。
补充：LinkedList还实现了Deque接口，支持双端队列操作（比如addFirst、addLast、removeFirst、removeLast），可以当作队列、栈来使用，灵活性比ArrayList高。
适用场景：增删操作频繁、查询操作较少的场景，比如消息队列、栈操作、频繁插入删除的列表。
（3）Vector：线程安全，但效率低（不推荐使用）
Vector和ArrayList类似，底层也是基于数组实现，但它的所有方法都加了synchronized锁，是线程安全的。但正因为加了锁，它的执行效率比ArrayList低很多，在JDK8中，更推荐使用“ArrayList + 手动加锁”或“CopyOnWriteArrayList”（线程安全的List实现），而非Vector。
2. Set接口：无序、不可重复的单列集合
Set接口的核心特点：无序（元素插入顺序与遍历顺序不一定一致）、不可重复（不允许存储相同元素，底层通过equals和hashCode方法判断元素是否相同）、不支持索引访问（不能通过下标get元素）。常用实现类有3个：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。
（1）HashSet：基于哈希表实现，效率最高，无序
HashSet是Set接口最常用的实现类，底层基于HashMap（后面会讲）实现，核心优势是“增删改查效率都很高”，时间复杂度接近O(1)。它的“无序”是指元素不会按照插入顺序存储，而是根据元素的hashCode值分配存储位置。
关键注意点：
存储的元素必须重写equals和hashCode方法，否则无法保证“不可重复”——因为HashSet判断元素是否相同，先通过hashCode判断哈希值，再通过equals判断内容。
允许存储null值，但只能存储一个null（因为不可重复）。
适用场景：不需要保证元素顺序，只需要去重、高效操作的场景，比如存储用户ID、标签等。
（2）LinkedHashSet：有序、不可重复，效率略低于HashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类，底层基于“哈希表 + 双向链表”实现，它继承了HashSet的高效性，同时新增了“有序”特性——这里的有序是指“元素插入顺序与遍历顺序一致”，相当于“去重的ArrayList”。
适用场景：需要去重，且需要保证元素插入顺序的场景，比如存储历史记录、有序去重的列表。
（3）TreeSet：有序、不可重复，支持排序
TreeSet底层基于红黑树实现，核心特点是“有序”——但这里的有序不是插入顺序，而是“自然排序”（比如字符串按字典序、数字按升序），也可以通过Comparator接口自定义排序规则。它的增删改查效率是O(log n)，比HashSet略低。
示例：自定义排序（按字符串长度降序）
TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>((s1, s2) -> s2.length() - s1.length());
treeSet.add("apple");
treeSet.add("banana");
treeSet.add("orange");
// 遍历结果：banana、orange、apple（按长度降序）适用场景：需要排序、去重的场景，比如排行榜、有序数据集。
二、Map接口：双列集合的“映射容器”
Map接口和Collection接口是完全独立的体系，它存储的是“键值对（key-value）”映射关系，核心特点：key不可重复（唯一）、value可重复，一个key对应一个value，通过key可以快速获取value。JDK8中Map的常用实现类有3个：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap，还有一个线程安全的ConcurrentHashMap（替代了JDK7的Hashtable）。
1. HashMap：基于哈希表实现，效率最高，无序
HashMap是Map接口最常用的实现类，底层基于“数组 + 链表/红黑树”实现（JDK8优化点：当链表长度超过8时，会自动转为红黑树，提升查询效率），核心优势是“增删改查效率高”，时间复杂度接近O(1)。
JDK8中HashMap的关键优化（重点）：
底层结构：数组（哈希桶） + 链表（解决哈希冲突） + 红黑树（链表过长时优化）。
初始容量默认16，扩容机制为“每次扩容至原来的2倍”，负载因子默认0.75（当元素数量达到容量×负载因子时，触发扩容）。
支持Lambda遍历，新增了forEach、compute、merge等实用方法，简化操作：
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Java", 8);
map.put("Python", 3);
// Lambda遍历
map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ":" + value));
// compute方法：修改指定key的value
map.compute("Java", (k, v) -> v + 2); // Java的值变为10
// merge方法：合并key，不存在则新增，存在则合并
map.merge("Python", 2, Integer::sum); // Python的值变为5关键注意点：key必须重写equals和hashCode方法，否则无法保证key的唯一性；允许key为null、value为null（key只能有一个null）。
适用场景：不需要保证key的顺序，只需要高效的键值对操作，比如存储用户信息（key为用户ID，value为用户对象）、配置参数等。
2. LinkedHashMap：有序、高效，保留插入顺序
LinkedHashMap是HashMap的子类，底层基于“哈希表 + 双向链表”实现，继承了HashMap的高效性，同时新增了“有序”特性——保留key的插入顺序（或访问顺序，可通过构造方法设置），相当于“有序的HashMap”。
LinkedHashMap中多了一个双向链表，他的核心用处，主要体现在3个方面，与哈希表分工协作、互不影响：
1. 维护有序性：这是最核心用途。双向链表专门记录键值对的“插入顺序”或“访问顺序”（由accessOrder控制），比如accessOrder=true时，访问某个key后，该键值对会被移动到链表尾部，确保遍历时有固定顺序，而哈希表仅负责快速查询。
2. 高效遍历：遍历LinkedHashMap时，会直接沿着双向链表的顺序（从头到尾或从尾到头）执行，无需遍历哈希表的所有桶位，避免哈希冲突带来的遍历效率损耗，同时支持正序、倒序两种遍历方式。
3. 支持高效的顺序相关操作：比如实现LRU缓存时，当缓存满了，可直接删除双向链表头部的“最久未访问”元素（仅修改链表节点引用，时间复杂度O(1)）；新增、访问元素时，也能快速调整链表节点位置，无需移动大量数据。
关键提醒：双向链表仅负责“顺序维护和遍历”，不影响查询效率——get(key)时依然通过哈希表定位，和元素在链表中的位置无关，保证查询效率接近O(1)，不会因为链表顺序而变慢。
示例：设置按访问顺序排序（最近访问的key排在最后）
// accessOrder=true：按访问顺序排序，默认false（按插入顺序）
LinkedHashMap<String, Integer> linkedMap = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
linkedMap.put("a", 1);
linkedMap.put("b", 2);
linkedMap.put("c", 3);
linkedMap.get("a"); // 访问a
// 遍历结果：b、c、a（a最近访问，排在最后）适用场景：需要保留键值对插入顺序或访问顺序的场景，比如缓存、LRU缓存（最近最少使用）的简单实现。
3. TreeMap：有序、支持排序，基于红黑树
TreeMap底层基于红黑树实现，核心特点是“有序”——key按自然排序或自定义排序（通过Comparator接口），和TreeSet类似，它的增删改查效率是O(log n)，比HashMap略低。
关键注意点：key必须实现Comparable接口（自然排序），或在构造TreeMap时指定Comparator，否则会抛出ClassCastException异常；不允许key为null（value可以为null）。
适用场景：需要对key进行排序的键值对场景，比如按日期排序的日志映射、按ID排序的用户映射。
4. ConcurrentHashMap：线程安全，高效（替代Hashtable）
Hashtable是JDK早期的线程安全Map实现，所有方法都加了synchronized锁，效率很低；而ConcurrentHashMap是JDK8中推荐的线程安全Map，底层采用“分段锁”（JDK8优化为CAS + synchronized），只对当前操作的哈希桶加锁，不会锁住整个Map，效率比Hashtable高很多，同时保证线程安全。
适用场景：多线程环境下的键值对操作，比如多线程统计数据、并发缓存等。
三、总结：List、Set、Map及实现类如何选择
为了方便大家快速选择，整理了核心对比表，一目了然：
