Java 集合框架全景解析：Collection、Map 與核心實現類

Java 集合框架位於 java.util 套件，提供了陣列、鏈表、佇列、堆疊、映射等常用資料結構。整體架構可劃分為四大塊：List 列表、Set 集合、Map 映射、工具類（Iterator、Enumeration、Arrays、Collections）。

核心介面架構

Collection 介面

Collection<E> 是高度抽象的集合根介面，定義了增、刪、查、遍歷、大小判斷等基本操作。兩大分支：

• List： 有序、允許重複，元素有索引（從 0 開始）。主要實現：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack。
• Set： 無序、不允許重複。主要實現：HashSet（基於 HashMap）、TreeSet（基於 TreeMap）。

Map 介面

Map<K,V> 代表鍵值對映射，不繼承 Collection。核心實現：

• HashMap、TreeMap、WeakHashMap 繼承 AbstractMap。
• Hashtable 雖繼承 Dictionary，但也實作 Map 介面（線程安全）。

迭代器體系

• Iterator：通用遍歷介面，提供 hasNext()、next()、remove()。採用 fail-fast 機制，併發修改時拋出 ConcurrentModificationException。
• ListIterator：專為 List 設計，支援雙向遍歷、索引查詢、元素新增/修改。
• Enumeration：JDK 1.0 遺留介面，功能較弱，僅用於 Vector、Hashtable 等舊類別。

抽象骨架類：簡化實作

實作類（如 ArrayList、HashSet）只需繼承對應抽象類並實作少數抽象方法，大幅減少樣板碼。

關鍵 API 概覽

Collection 基本操作

boolean add(E e)
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
void clear()
boolean contains(Object o)
boolean remove(Object o)
int size()
Iterator<E> iterator()
Object[] toArray()
<T> T[] toArray(T[] a)

List 額外索引操作

void add(int index, E element)
E get(int index)
E set(int index, E element)
int indexOf(Object o)
List<E> subList(int from, int to)
ListIterator<E> listIterator()

Iterator / ListIterator

// Iterator
boolean hasNext()
E next()
void remove()

// ListIterator 額外
boolean hasPrevious()
E previous()
int nextIndex()
int previousIndex()
void add(E e)
void set(E e)

掌握這張架構圖與核心 API，即可在開發中靈活選擇最適合的集合類型，並理解其效能特徵與併發行為。