Java集合框架详解：从概览到设计模式

"Java集合框架是Java编程语言中用于存储和操作对象的工具，包括了多种数据结构，如数组、列表、集合、映射等。本文档总结了Java集合框架中的核心组件及其特点，便于自学和理解。" 在Java中，集合框架是一个强大的工具，它提供了组织和操作数据的统一接口。主要分为两大类：Collection和Map。 **Collection** Collection接口是所有单值容器的父接口，包括Set、List和Queue。 1. **Set** - **TreeSet**：基于红黑树数据结构，提供排序功能，适用于需要有序性的场景，但查找速度较HashSet慢。 - **HashSet**：使用哈希表实现，提供了快速的查找，但不保证元素顺序。遍历结果可能不稳定。 - **LinkedHashSet**：结合了HashSet的高效查找与LinkedHashMap的元素插入顺序，保持了元素的插入顺序。 2. **List** - **ArrayList**：基于动态数组，支持随机访问，适合频繁的读取操作，插入和删除效率相对较低。 - **Vector**：与ArrayList相似，但在多线程环境中是线程安全的，性能略低。 - **LinkedList**：采用双向链表，支持顺序访问，可以在任意位置高效插入和删除，也可作为栈和队列使用。 3. **Queue** - **LinkedList**：可作为双向队列使用，支持插入和删除操作。 - **PriorityQueue**：基于堆结构，实现优先级队列，按优先级进行元素的出队。 **Map** Map接口存储键值对，其中： - **TreeMap**：基于红黑树，支持有序的键值对，提供根据键或值进行排序的功能。 - **HashMap**：哈希表实现，提供快速的查找，非线程安全。 - **HashTable**：线程安全的HashMap，但由于其同步机制导致性能较低，现在通常推荐使用`ConcurrentHashMap`代替，它提供了更高的并发性能。 - **LinkedHashMap**：保持插入顺序或LRU（最近最少使用）策略，同时利用双向链表保持顺序。 **设计模式：迭代器模式** 迭代器模式在集合框架中扮演关键角色，通过`Iterator`接口遍历Collection元素。自JDK1.5起，引入了增强型for循环（foreach），使得遍历聚合对象更加简洁。 例如： ```java List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("a"); list.add("b"); for (String item : list) { System.out.println(item); } ``` 以上代码展示了如何使用foreach遍历ArrayList中的元素，这种方式简洁易读，且适用于任何实现了Iterable接口的集合。 Java集合框架提供了丰富的数据结构和操作方式，可以根据实际需求选择合适的集合类型，同时理解其背后的设计模式和数据结构原理，有助于提升代码的效率和可维护性。