Java 集合框架核心知識體系總結

Collection vs Collections

• Collection：頂層集合介面，定義通用操作（add、remove、iterator 等），List、Set、Queue 繼承它。
• Collections：工具類（全靜態方法），提供排序、查找、同步包裝、不可修改視圖等輔助功能，**不可實例化**。

Map 與 Collection 關係

無繼承關係。
Collection 存儲「單一對象」序列；
Map 存儲「鍵值對」映射。

Hashtable vs HashMap 核心差異

集合框架完整體系圖

Collection
├─ List (有序、可重複、可為 null)
│   ├─ ArrayList (非同步、數組、查快)
│   ├─ LinkedList (非同步、雙向鏈表、增刪快)
│   ├─ Vector (同步、數組、性能差)
│   └─ Stack (Vector 子類)
├─ Set (無序、不可重複、最多一個 null)
│   ├─ HashSet (基於 HashMap)
│   │   └─ LinkedHashSet (維護插入順序)
│   └─ SortedSet
│       └─ TreeSet (紅黑樹、有序)
└─ Queue
    └─ Deque
        ├─ ArrayDeque (推薦)
        └─ LinkedList

Map (無序、鍵唯一)
├─ Hashtable (同步、過時)
├─ HashMap (非同步、首選、允許 null)
│   └─ LinkedHashMap (維護插入/訪問順序)
├─ WeakHashMap (Key 弱引用、GC 可回收)
└─ SortedMap
    └─ TreeMap (紅黑樹、有序)

核心選型口訣

• **頻繁查詢、少增刪** → ArrayList / HashMap / HashSet
• **頻繁增刪、少查詢** → LinkedList / LinkedHashMap / LinkedHashSet
• **需要有序** → TreeSet / TreeMap / LinkedHashSet / LinkedHashMap
• **多線程環境** → ConcurrentHashMap / CopyOnWriteArrayList / Collections.synchronizedXxx()
• **Key 可被 GC 回收** → WeakHashMap

equals() / hashCode() 契約（重中之重）

• 相等對象 **必須** 有相等 hashCode()
• 覆寫 equals() **必須** 覆寫 hashCode()
• 用作 Set 元素或 Map Key 的自定義類，**強制** 正確實現雙方法

Iterator 遍歷模式

Iterator<E> it = collection.iterator();
while (it.hasNext()) {
    E e = it.next();
    // 安全刪除：it.remove(); // 僅可調用一次 per next()
}

ListIterator 額外支援雙向遍歷、索引定位、添加/修改。

總結

Java 集合框架核心在於 介面與實現分離、數據結構特性選型、equals/hashCode 契約。掌握上述體系圖、差異表、選型口訣，即可應對 90% 實務場景。面試高頻考點：HashMap 擴容/紅黑樹轉換、ConcurrentHashMap 分段鎖/CAS、ArrayList vs LinkedList、HashSet 去重原理。