Java 集合框架源碼架構解析：Collection、Map 體系與核心實現原理

集合框架整體架構

Java 集合工具包位於 java.util，核心介面分為兩大體系：

• Collection：單列集合，子介面 List（有序、可重複）與 Set（無序、不可重複）。
• Map：雙列集合，鍵值對映射，Key 不可重複。

Collection 體系詳解

List 介面及實現

• ArrayList：動態陣列，查詢快（O(1)），增刪慢（需位移）。非線程安全。
• LinkedList：雙向鏈表，增刪快（O(1)），查詢慢（O(n)）。實作 Queue 介面，可作隊列/棧。
• Vector：舊版同步化動態陣列，效能較差，已被 Collections.synchronizedList 或並發包取代。

Set 介面及實現

• HashSet：基於 HashMap 實現，依賴 hashCode() 與 equals() 保證唯一性，無序。
• LinkedHashSet：維護插入順序的 HashSet。
• TreeSet：基於 TreeMap（紅黑樹），元素需實作 Comparable 或提供 Comparator，有序且唯一。

Map 體系詳解

• HashMap：陣列+鏈表/紅黑樹（JDK 1.8+），非同步，允許 null Key/Value。
• LinkedHashMap：維護插入或訪問順序。
• TreeMap：紅黑樹，Key 有序，需實作 Comparable。
• Hashtable：舊版同步 Map，不允許 null，效能低。
• ConcurrentHashMap：分段鎖/CAS 實現高並發，首選線程安全 Map。

抽象類與適配器模式

AbstractCollection、AbstractList、AbstractSet、AbstractMap 實作介面中通用方法，具體子類只需覆寫核心方法（如 add()、get()），減少重複代碼，體現適配器模式。

迭代器與工具類

• Iterator：通用遍歷 Collection，支援 remove()。
• ListIterator：專用於 List，雙向遍歷、可修改、可獲取索引。
• Enumeration：JDK 1.0 遺留，僅用於 Vector、Hashtable，功能較弱。
• Arrays：陣列操作工具（排序、複製、轉 List）。
• Collections：集合工具（排序、同步包裝、二分搜尋、不可變視圖）。