Java 集合框架架構圖解：Collection/Map 體系、核心實現類與關係一覽

集合框架整體架構

java.util.Collection (介面)
├── List (有序、可重複)
│   ├── ArrayList (動態數組、隨機訪問快)
│   ├── LinkedList (雙向鏈表、首尾增刪快)
│   ├── Vector (同步、舊版、已被 ArrayList 取代)
│   └── Stack (Vector 子類、後進先出)
├── Set (無序、不可重複)
│   ├── HashSet (HashMap 鍵、哈希表、O(1))
│   ├── LinkedHashSet (鏈表維護插入順序)
│   └── TreeSet (紅黑樹、有序、O(log n))
└── Queue (佇列)
    ├── PriorityQueue (堆、優先級)
    ├── ArrayDeque (雙端佇列、環狀數組)
    └── BlockingQueue (介面)
        ├── ArrayBlockingQueue (有界數組)
        ├── LinkedBlockingQueue (有界/無界鏈表)
        └── ...

java.util.Map (介面)
├── HashMap (哈希表、JDK8 鏈表轉紅黑樹)
├── LinkedHashMap (雙向鏈表維護順序、LRU 基石)
├── TreeMap (紅黑樹、有序鍵)
├── Hashtable (同步、舊版)
├── WeakHashMap (弱引用鍵、緩存場景)
├── IdentityHashMap (== 比較鍵)
└── ConcurrentMap (介面)
    ├── ConcurrentHashMap (分段鎖/CAS、高併發)
    └── ConcurrentSkipListMap (跳表、有序並發)

核心實現類特性對比

選型決策樹

1. 需鍵值映射 → Map 系；需單值集合 → Collection 系。
2. 需有序 → Tree*/Linked*；無序 → Hash*/Array*。
3. 高併發 → ConcurrentHashMap / CopyOnWriteArrayList / BlockingQueue。
4. 需去重 → Set；需保留重複 → List/Bag。
5. 頻繁首尾操作 → LinkedList/ArrayDeque；隨機訪問 → ArrayList。

常見面試考點

• ArrayList 擴容機制 (1.5 倍)、LinkedList 雙向鏈表結構。
• HashMap 1.8 鏈表轉紅黑樹閾值 (8/6)、擴容 2 倍、死循環條件 (多線程 resize)。
• ConcurrentHashMap 1.7 分段鎖 vs 1.8 CAS+synchronized (Node) + 鏈表轉紅黑樹。
• HashSet 實際包裝 HashMap (值固定 PRESENT)。
• TreeMap/TreeSet 紅黑樹旋轉、染色規則、比較器一致性。

總結

Java 集合框架以 Collection/Map 為雙根介面，提供豐富實現滿足不同性能/併發/有序需求。掌握架構圖譜、核心類特性對比、選型決策樹，能在開發中精準選擇最適集合，面試時從容應對源碼級追問。