Java 容器类全面整理（Collection + Map）

在 Java 开发中，容器类（Collection Framework）用于存储和管理对象集合，是日常开发中最常使用的工具之一。

Java 容器框架主要分为两大体系：

• Collection体系：存储单个元素

• Map体系：存储键值对（key-value）

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一、Java 容器整体结构

Collection体系

Map体系

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二、Collection 接口

Collection 是所有单列集合的父接口。

常见方法：

add(E e)        //添加元素
remove(Object o)//删除元素
size()          //集合大小
isEmpty()       //是否为空
contains(Object o)//是否包含
clear()         //清空
iterator()      //迭代器

Collection 主要分为两大类：

• List（有序可重复）

• Set（无序不可重复）

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三、List 集合（有序，可重复）

List 特点：

• 元素有顺序

• 元素可以重复

• 支持索引访问

常见实现类：

类 特点

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ArrayList 底层数组 LinkedList 底层双向链表 Vector 线程安全

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1 ArrayList

特点：

• 底层：动态数组

• 查询快

• 增删慢

示例：

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
System.out.println(list.get(1));

扩容机制：

默认容量：10

扩容公式：

newCapacity = oldCapacity + oldCapacity/2

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2 LinkedList

特点：

• 底层：双向链表

• 插入删除快

• 查询慢

结构：

A <-> B <-> C <-> D

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3 Vector

特点：

• 线程安全

• 性能较低

• 基本被 ArrayList 取代

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四、Set 集合（无序，不可重复）

Set 特点：

• 元素不能重复

• 没有索引

• 判断重复依赖 hashCode() 和 equals()

常见实现类：

类 特点

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HashSet 哈希表 LinkedHashSet 有序 TreeSet 排序

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HashSet

特点：

• 底层：HashMap

• 无序

• 不能重复

去重原理：

1. 先比较 hashCode()

2. 再比较 equals()

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LinkedHashSet

特点：

• 保持插入顺序

• 底层：HashSet + 链表

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TreeSet

特点：

• 自动排序

• 底层：红黑树

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五、Map 集合（键值对）

Map 用来存储：

key -> value

特点：

• key 不能重复

• value 可以重复

常见实现类：

类 特点

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HashMap 最常用

LinkedHashMap 有序

TreeMap 排序

Hashtable 线程安全

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HashMap

特点：

• key 不重复

• 允许一个 null key

• 线程不安全

底层结构：

JDK7：数组 + 链表\ JDK8：数组 + 链表 + 红黑树

默认参数：

• 初始容量：16

• 负载因子：0.75

扩容条件：

size > capacity * 0.75

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LinkedHashMap

特点：

• 保证插入顺序

• 底层：HashMap + 双向链表

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TreeMap

特点：

• 按 key 排序

• 底层：红黑树

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六、常见容器对比

集合                                     底层结构               特点

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ArrayList                             数组                       查询快

LinkedList                           双向链表                增删快

HashSet                              HashMap               去重

TreeSet                               红黑树                    排序

HashMap                            数组+链表+红黑树    最常用

TreeMap                             红黑树                     key排序

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七、如何选择容器

查询多：

ArrayList\ HashMap

增删多：

LinkedList

需要去重：

HashSet

需要排序：

TreeSet\ TreeMap

需要保持顺序：

LinkedHashSet\ LinkedHashMap

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八、面试高频问题

ArrayList 和 LinkedList 区别

ArrayList LinkedList

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数组 链表 查询快 查询慢 增删慢 增删快

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HashMap 为什么快

原因：

利用 hash 直接定位数组位置，减少遍历。

平均时间复杂度：

O(1)

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HashMap 为什么引入红黑树

当哈希冲突严重时链表会变长，查询效率下降。

JDK8 优化：

当链表长度 > 8 时转换为红黑树。

查询复杂度：

O(log n)

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九、总结

Java 容器框架核心思想：

List -> 有序可重复\ Set -> 无序不重复\ Map -> 键值对

开发中最常用集合：

• ArrayList

• HashSet

• HashMap

理解底层结构、时间复杂度和使用场景，对于写高效代码和技术面试都非常重要。