Java 集合框架核心：Array、List、Map 區別、選型指南與底層原理

Java 集合框架核心：Array、List、Map 區別、選型指南與底層原理

三大體系分類

1. Array / Arrays：固定長度，最高效隨機訪問
2. Collection → List / Set：單列集合
3. Map：鍵值對，微型數據庫

Array 與 Arrays 工具類

• 優點：效率最高，內存連續
• 缺點：長度固定，無法動態擴容，length 僅反映容量非實際元素數
• Arrays 靜態方法：equals/fill/sort/binarySearch/System.arraycopy

Collection 子體系

Map 子體系

Collections 工具類

對應 Arrays，提供 sort/max/min/binarySearch/synchronizedList/unmodifiableList 等靜態方法。

選型決策樹

• 元素固定、高性能隨機訪問 → Array
• 動態列表、頻繁尾部增刪 → ArrayList（默認首選）
• 頻繁頭部/中間增刪 → LinkedList（實現棧/隊列）
• 去重、快速查找 → HashSet
• 去重+有序遍歷 → TreeSet / LinkedHashSet
• 鍵值映射、快速查找 → HashMap（默認首選）
• 鍵有序遍歷 → TreeMap
• 保持插入順序 → LinkedHashMap

⚠️ Vector 同步開銷大，避免使用；Collections.synchronizedList 或并發包替代。

核心注意點

1. Collection 無 get()，必須 iterator() 遍歷
2. List 有 get(index)，支持隨機訪問
3. Map 用 put(k,v)/get(k)，keySet() 返回 Set（Key 唯一），values() 返回 Collection（Value 可重復）
4. 哈希原理：hashCode() → 數組索引 → 碰撞鏈表/紅黑樹

結論

最常用四大組合：ArrayList, HashSet, HashMap, Array。