Java 集合框架源碼深度解析（一）：核心架構與設計模式

Java 集合工具包概覽

java.util 套件提供了豐富的資料結構實作，涵蓋陣列、鏈表、堆疊、佇列、集合、哈希表等。學習集合框架可分為五大塊：List 列表、Set 集合、Map 映射、迭代器（Iterator、Enumeration）、工具類（Arrays、Collections）。

核心介面體系

集合類主要分為兩大派系：Collection 和 Map。

Collection 介面體系

• List 介面：有序、可重複元素（陣列、佇列、鏈表、堆疊）。常用實作：ArrayList、LinkedList、較少用的 Vector。LinkedList 同時實作 Queue 介面，可作佇列使用。
• Set 介面：不可重複元素（靠 hashCode 和 equals 保證）。常用實作：HashSet（基於 HashMap）、TreeSet（基於 TreeMap、實作 SortedSet、元素需實作 Comparable 或提供 Comparator）。

Map 介面體系

Map 存儲鍵值對。AbstractMap 採用適配器模式實作大部分方法，TreeMap、HashMap、WeakHashMap 繼承之。早期的 Hashtable 直接實作 Map，與 Vector 同為 JDK 1.0 產物。

適配器設計模式的應用

抽象類 AbstractCollection、AbstractList、AbstractSet、AbstractMap 分別實作對應介面，在抽象類中預先實作通用方法。具體實作類只需繼承抽象類並覆寫必要方法，避免重複實作所有介面方法，體現了適配器模式的精髓。

迭代器與工具類

• Iterator：遍歷 Collection（不可遍歷 Map）。所有 Collection 實作類提供 iterator() 方法。ListIterator 專門遍歷 List。
• Enumeration：JDK 1.0 遺留，功能較 Iterator 弱，僅用於 Hashtable、Vector、Stack。
• Arrays、Collections：操作陣列、集合的工具類。ArrayList、Vector 大量呼叫 Arrays.copyOf()。Collections 提供 synchronized 靜態方法回傳線程安全版本，但實務上優先選用 java.util.concurrent 套件下的並發集合。

總結

Java 集合框架透過清晰的介面層次、抽象類適配器模式、豐富的實作類，提供了極具擴展性的資料結構庫。深入理解其架構設計，有助於根據場景選擇最適合的集合類型。