Java 集合框架核心對比：Array、List、Map 區別與選型指南

三大體系速覽

Array vs Collection 核心差異

• Array 長度固定，Collection 動態擴容
• Array 可存基本類型，Collection 僅存對象引用（自動裝箱/拆箱）
• Array 知曉容量 length，Collection 需 size() 獲取實際元素數

List 實現選型

Set 實現選型

• HashSet：HashMap 鍵集，查找/插入 O(1)，無序 → 默認首選
• TreeSet：紅黑樹，有序（自然序/Comparator），O(log n) → 需排序時用

Map 實現選型

• HashMap：數組+鏈表/紅黑樹，O(1) 查找 → 高頻首選
• Hashtable：同步、不允許 null 鍵值 → 已過時，用 ConcurrentHashMap
• TreeMap：紅黑樹，Key 有序 → 需範圍查詢/排序時用

工具類

• Arrays：針對 Array 的排序、查找、填充、複製
• Collections：針對 Collection 的排序、查找、線程安全包裝、最大/最小值

選型決策樹

1. 元素數量固定、極致性能 → Array
2. 需頻繁按索引訪問 → ArrayList
3. 需頻繁頭尾增刪/實現隊列棧 → LinkedList
4. 需唯一性、快速查找 → HashSet
5. 需唯一且有序 → TreeSet
6. 鍵值映射、高頻查找 → HashMap
7. 鍵需有序/範圍查詢 → TreeMap

常見誤區

• Collection 無 get(index)，需迭代器遍歷
• Map.keySet() 返回 Set（Key 唯一），values() 返回 Collection（Value 可重複）
• HashMap 依賴 hashCode() 定位桶位，equals() 確認相等 → 自定義 Key 必須重寫兩者