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Java 集合框架完整解析：核心介面、實作類別、演算法、Iterator/Comparator 與遍歷最佳實務

編輯：Java 程式設計入門

Java 集合框架完整解析

集合框架為操作物件群組提供統一架構，設計目標：高效能、高互通性、易擴展。核心包含介面（抽象資料型別）、實作類別（可重用資料結構）、演算法（搜尋、排序等多型方法）。

集合框架體系架構

集合框架架構圖

位於 java.util 套件，使用時需匯入。

核心集合介面

介面	描述
`Collection`	最基本集合介面，代表一組 Object；無直接實作類，只有子介面（List、Set）
`List`	有序 Collection，可精確控制插入位置、索引存取、允許重複
`Set`	不保存重複元素，行為異於 Collection
`SortedSet`	繼承 Set，保持有序
`Map`	鍵值對映射，鍵唯一
`Map.Entry`	Map 內部類，描述單一鍵值對
`SortedMap`	繼承 Map，鍵保持升序
`Enumeration`	傳統介面，已被 Iterator 取代

Set vs List 差異

Set：無序、不重複、查找效率低、增刪效率高（HashSet、TreeSet）
List：有序、可重複、動態增長、查找快、增刪慢（ArrayList、LinkedList、Vector）

標準實作類別（集合類）

類別	描述
`AbstractCollection`	實作大部分 Collection 介面
`AbstractList`	繼承 AbstractCollection，實作大部分 List
`LinkedList`	實作 List，允許 null，鏈表結構，非同步，查找慢
`ArrayList`	實作 List，可變大小陣列，隨機存取快，非同步，增長 50%
`AbstractSet`	實作大部分 Set
`HashSet`	實作 Set，不重複、無序、允許一個 null
`LinkedHashSet`	可預測迭代順序的 Set
`TreeSet`	實作 Set，可排序
`AbstractMap`	實作大部分 Map
`HashMap`	雜湊表，鍵值對，依 HashCode 存取快，最多一個 null 鍵，非同步
`TreeMap`	紅黑樹實作，鍵有序
`WeakHashMap`	弱鍵雜湊表
`LinkedHashMap`	繼承 HashMap，保持插入順序
`IdentityHashMap`	參考相等比較

傳統類別（Vector、Stack、Dictionary、Hashtable、Properties、BitSet）亦在 java.util 中。

集合演算法

定義為集合類別的靜態方法（排序、搜尋等），具有多型特性。不可修改集合拋出 UnsupportedOperationException，型別不相容拋出 ClassCastException。三個不可變靜態常數：EMPTY_SET、EMPTY_LIST、EMPTY_MAP。

Iterator 遍歷最佳實務

遍歷 ArrayList 三種方式

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Hello"); list.add("World"); list.add("HAHAHAHA");

// 1. foreach（推薦）
for (String str : list) System.out.println(str);

// 2. 轉陣列遍歷
String[] arr = list.toArray(new String[0]);
for (String s : arr) System.out.println(s);

// 3. Iterator（安全移除元素時使用）
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) System.out.println(it.next());

遍歷 Map 四種方式

Map<String,String> map = new HashMap<>();
map.put("1","value1"); map.put("2","value2"); map.put("3","value3");

// 1. keySet + get（兩次查找）
for (String k : map.keySet()) System.out.println(k + "=" + map.get(k));

// 2. entrySet + Iterator
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = map.entrySet().iterator();
while (it.hasNext()) { Entry e = it.next(); System.out.println(e.getKey()+"="+e.getValue()); }

// 3. entrySet + foreach（推薦，大容量高效）
for (Entry<String,String> e : map.entrySet()) System.out.println(e.getKey()+"="+e.getValue());

// 4. values() 僅遍歷值
for (String v : map.values()) System.out.println(v);