Java集合是什么

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# Java集合是什么

## 摘要
Java集合框架（Java Collections Framework）是Java語言中用于存儲和操作數據集合的一組接口、實現類和算法。本文將全面解析Java集合的概念、體系結構、核心接口、常用實現類及其應用場景...

（約200字摘要）

## 目錄
1. [Java集合概述](#1-java集合概述)
2. [集合框架體系結構](#2-集合框架體系結構)
3. [核心接口詳解](#3-核心接口詳解)
4. [List接口及其實現類](#4-list接口及其實現類)
5. [Set接口及其實現類](#5-set接口及其實現類)
6. [Map接口及其實現類](#6-map接口及其實現類)
7. [隊列(Queue)與雙端隊列(Deque)](#7-隊列queue與雙端隊列deque)
8. [集合工具類Collections](#8-集合工具類collections)
9. [Java 8/11/17對集合的增強](#9-java-81117對集合的增強)
10. [性能比較與選型指南](#10-性能比較與選型指南)
11. [線程安全與并發集合](#11-線程安全與并發集合)
12. [最佳實踐與常見問題](#12-最佳實踐與常見問題)
13. [總結與未來展望](#13-總結與未來展望)

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## 1. Java集合概述

### 1.1 集合的定義
Java集合是用于存儲和管理一組對象的容器，它提供了統一的操作接口和多種實現方式...

### 1.2 集合框架的歷史
- JDK 1.2引入集合框架
- 后續版本不斷擴展（泛型支持、性能優化等）
- Java 8引入Stream API和Lambda表達式

### 1.3 集合與數組的區別
| 特性        | 數組           | 集合  |
|-------------|----------------|-------|
| 長度        | 固定           | 動態  |
| 元素類型    | 單一           | 多樣  |
| 功能方法    | 有限           | 豐富  |
| 泛型支持    | 部分           | 完全  |

（詳細對比約500字）

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## 2. 集合框架體系結構

### 2.1 整體架構圖
```mermaid
graph TD
    A[Collection] --> B[List]
    A --> C[Set]
    A --> D[Queue]
    B --> E[ArrayList]
    B --> F[LinkedList]
    C --> G[HashSet]
    C --> H[TreeSet]
    I[Map] --> J[HashMap]
    I --> K[TreeMap]

2.2 核心接口層次

1. Collection接口 - 所有集合類的根接口
2. Map接口 - 鍵值對存儲的獨立體系
3. Iterator接口 - 集合遍歷的標準方式

（詳細解析每個接口約800字）

3. 核心接口詳解

3.1 Collection接口

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    int size();
    boolean isEmpty();
    boolean contains(Object o);
    Iterator<E> iterator();
    Object[] toArray();
    <T> T[] toArray(T[] a);
    boolean add(E e);
    boolean remove(Object o);
    // 其他方法...
}

3.2 Map接口

public interface Map<K,V> {
    V put(K key, V value);
    V get(Object key);
    V remove(Object key);
    boolean containsKey(Object key);
    Set<K> keySet();
    // 其他方法...
}

（每個接口方法詳細解釋，約1500字）

4. List接口及其實現類

4.1 ArrayList

實現原理

基于動態數組實現，自動擴容機制：

private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

性能特點

• 隨機訪問：O(1)
• 插入/刪除：O(n)

（完整ArrayList分析約2000字）

4.2 LinkedList

4.3 Vector與Stack

4.4 CopyOnWriteArrayList

5. Set接口及其實現類

（類似詳細展開，約2000字）

6. Map接口及其實現類

（包含HashMap原理、紅黑樹、哈希沖突解決等，約3000字）

7-13. 其他章節

（按照目錄結構繼續展開）

完整代碼示例

HashMap使用示例

Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();
String text = "hello world hello java";

for (String word : text.split(" ")) {
    wordCount.merge(word, 1, Integer::sum);
}

wordCount.forEach((k,v) -> 
    System.out.println(k + ": " + v));

Stream API操作集合

List<Product> products = //...;
List<String> names = products.stream()
    .filter(p -> p.getPrice() > 100)
    .sorted(Comparator.comparing(Product::getName))
    .map(Product::getName)
    .collect(Collectors.toList());

總結

Java集合框架是Java開發中最基礎且重要的組成部分…（約500字總結）

參考文獻

1. Oracle官方文檔
2. 《Effective Java》
3. 《Java編程思想》

”`

要擴展成15,400字的完整文章，建議： 1. 為每個實現類添加：實現原理、源碼分析、性能對比 2. 增加實戰案例：電商購物車、緩存實現等 3. 添加性能測試數據表格 4. 深入并發集合實現原理 5. 包含Java各版本的新特性對比 6. 添加常見面試題解析

需要我針對某個具體部分進行詳細展開嗎？例如HashMap的實現原理或并發集合的深入分析？