Java 容器核心體系與 API 詳解

容器概念

Java API 提供的介面及實現類實例，用於程序中存放對象。**優勢**：自動增長容量、自動釋放無用空間。

容器 API 結構圖

• Collection：存取一組對象，子介面 Set（無序、不重複）、List（有序、可重複）
• Map：鍵值對映射存儲

Collection 核心方法

關鍵：remove、contains 依賴 equals() 比較。自定義類作元素/Key **必須正確覆寫 equals() 和 hashCode()**，相等對象 hashCode 必相等。

Iterator 迭代器模式

所有 Collection 實現類提供 iterator() 返回 Iterator，統一遍歷介面。

boolean hasNext();      // 游標右側是否有元素
E next();               // 返回右側元素並右移游標
void remove();          // 刪除游標左側元素（每次 next 後僅可調用一次）

Set 介面與實現

• 無序、不可重複（equals 判斷）
• 實現：HashSet（HashMap 底層）、LinkedHashSet（維護插入序）、TreeSet（紅黑樹、有序）

List 介面與實現

• 有序、可重複、可按索引存取
• ArrayList：數組底層，**查快（O(1)）、增刪慢（需位移/擴容）**
• LinkedList：雙向鏈表，**增刪快（O(1)）、查慢（O(n)）**
• Vector：同步版 ArrayList，性能差，不推薦

Comparable 比較介面

所有可排序類實現 Comparable：

public int compareTo(Object obj); // 返回負/零/正：小於/等於/大於

配合 Collections.sort()、TreeSet、TreeMap 實現自然排序。

Map 介面與實現

• 鍵值對，Key 唯一（不可重複）
• HashMap：首選、非同步、允許 null
• Hashtable：同步、過時、不允許 null
• LinkedHashMap：維護插入/訪問序
• TreeMap：紅黑樹、Key 有序
• WeakHashMap：Key 弱引用，GC 可回收

選型速查表

總結

Java 容器框架核心在於 **介面與實現分離**、**底層數據結構特性差異**、**equals/hashCode 契約**。掌握結構圖、核心方法、選型表，即可應對絕大多數業務開發與面試考察。