????????Java 集合框架 (java.util?包) 是 Java 中用于存儲和操作數據集合的核心組件，其設計精良、功能強大且高度靈活。理解其體系結構是 Java 進階的關鍵一步。

一.集合的核心思想

接口與實現分離

????????集合框架的核心在于接口定義了行為規范，而具體實現類提供了不同的底層數據結構和算法。應用程序應該面向0接口編程，這樣可以在不改變代碼邏輯的情況下更換實現，提高靈活性和可維護性。

集合框架的總體結構

Java 集合框架主要分為兩大分支：Collection?和?Map。

• Collection?接口：是單列集合的根接口，用于存儲單個元素。它有三個主要的子接口：List、Set?和?Queue。
• Map?接口：是雙列集合的根接口，用于存儲鍵值對。

二.Collection接口 --?單列集合

????????Collection是單列集合的祖宗接口，它的功能是全部的單列集合都可以繼承使用的，下圖是Collection接口下的繼承和實現關系。

List系列集合：添加的元素是有序，可重復，有索引

Set系列集合：添加的元素是無序，不重復，無索引

Collection中的方法：

1. 基本操作方法

2. 批量操作方法

3. 查詢方法

4. 迭代方法

5. Java 8 新增默認方法

import java.util.*;public class CollectionDemo {public static void main(String[] args) {// 1. 創建集合 (使用ArrayList實現)Collection<String> languages = new ArrayList<>();// 2. 添加元素languages.add("Java");languages.add("Python");languages.add("JavaScript");languages.add("C++");System.out.println("初始集合: " + languages); // [Java, Python, JavaScript, C++]// 3. 檢查元素是否存在System.out.println("包含Java? " + languages.contains("Java")); // true// 4. 刪除元素languages.remove("C++");System.out.println("刪除C++后: " + languages); // [Java, Python, JavaScript]// 5. 批量操作 - 添加另一個集合Collection<String> frontend = new HashSet<>();frontend.add("HTML");frontend.add("CSS");frontend.add("JavaScript");languages.addAll(frontend);System.out.println("添加前端技術后: " + languages); // [Java, Python, JavaScript, HTML, CSS]// 6. 批量操作 - 刪除另一個集合中的元素languages.removeAll(frontend);System.out.println("移除前端技術后: " + languages); // [Java, Python]// 7. 批量操作 - 保留交集Collection<String> popular = List.of("Java", "Python", "Go");languages.retainAll(popular);System.out.println("保留流行語言后: " + languages); // [Java, Python]// 8. 轉換為數組Object[] array = languages.toArray();System.out.println("數組內容: " + Arrays.toString(array)); // [Java, Python]// 9. 遍歷集合 - 迭代器System.out.print("迭代器遍歷: ");Iterator<String> it = languages.iterator();while (it.hasNext()) {System.out.print(it.next() + " ");}System.out.println(); // 迭代器遍歷: Java Python // 10. 遍歷集合 - forEach (Java 8+)System.out.print("forEach遍歷: ");languages.forEach(lang -> System.out.print(lang + " "));System.out.println(); // forEach遍歷: Java Python // 11. Java 8 新特性 - removeIflanguages.removeIf(lang -> lang.startsWith("P"));System.out.println("移除P開頭的語言后: " + languages); // [Java]// 12. Java 8 新特性 - streamlong count = languages.stream().filter(lang -> lang.length() > 3).count();System.out.println("長度大于3的元素數量: " + count); // 1 (Java)// 13. 清空集合languages.clear();System.out.println("清空后集合: " + languages); // []System.out.println("集合是否為空? " + languages.isEmpty()); // true}
}

三.Map?接口 --?雙列集合

1. “雙列集合”的含義

“雙列”：?指的是?Map?存儲的元素由兩個部分組成：

• 鍵 (Key):?用于唯一標識元素的部分，相當于第一列。
• 值 (Value):?與鍵相關聯的數據部分，相當于第二列。

“集合”：?指的是?Map?本身是一個容器，用于存儲和管理這些鍵值對 (Key-Value Pair) 元素。

2. Map 接口的核心概念

鍵值對 (Key-Value Pair)：?這是?Map?存儲的基本單位。每個元素都是一個包含?Key?和?Value?的配對。

鍵 (Key) 的唯一性：?Map?中?不允許有重復的鍵。每個鍵最多只能映射到一個值。這是?Map?最重要的特性之一。

值 (Value) 的可重復性：?不同的鍵可以映射到相同的值。值可以重復。

映射關系 (Mapping)：?Map?的核心功能就是建立?Key?到?Value?的映射關系。通過一個?Key，可以高效地查找到其對應的?Value。這就像一本字典（Dictionary）或電話簿，通過名字（Key）查找電話號碼（Value）。

無序性 (通常)：?大多數?Map?實現類（如?HashMap）不保證鍵值對的存儲順序（插入順序或自然順序）。但也有保證順序的實現（如?LinkedHashMap?保證插入順序，TreeMap?保證按鍵排序）。

不允許?null?(視實現而定)：

• HashMap、LinkedHashMap?允許一個?null?鍵和多個?null?值。
• TreeMap?不允許?null?鍵（因為要排序），值可以為?null。
• ConcurrentHashMap?不允許?null?鍵和?null?值。
• Hashtable?不允許?null?鍵和?null?值。

3. 為什么需要 Map？解決了什么問題？

Map?解決了需要根據?唯一標識符?快速查找、添加、刪除或更新?關聯數據?的場景。例如：

• 字典/電話簿：?根據單詞查釋義，根據姓名查電話。
• 數據庫記錄緩存：?用主鍵?ID?作為?Key，緩存整個記錄對象作為?Value。
• 配置信息：?配置項名稱作為?Key，配置值作為?Value。
• 對象屬性映射：?屬性名作為?Key，屬性值作為?Value。
• 計數/統計：?用物品名稱作為?Key，物品數量作為?Value。
• 圖結構：?表示節點之間的連接關系（鄰接表）。

4. Map 接口的常用方法

增 / 改：

• V put(K key, V value): 添加鍵值對。如果鍵已存在，則替換舊值并返回舊值；如果鍵不存在，添加并返回?null。
• void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m): 將另一個?Map?的所有鍵值對添加到當前?Map。

刪：

• V remove(Object key): 根據鍵刪除鍵值對，返回被刪除的值。鍵不存在返回?null。
• void clear(): 清空所有鍵值對。

查：

• V get(Object key): 根據鍵獲取對應的值。鍵不存在返回?null。
• boolean containsKey(Object key): 判斷是否包含指定的鍵。
• boolean containsValue(Object value): 判斷是否包含指定的值（效率通常低于?containsKey）。

視圖獲取：

• Set<K> keySet(): 返回此?Map?中所有鍵組成的?Set?集合（因為鍵唯一）。
• Collection<V> values(): 返回此?Map?中所有值組成的?Collection?集合（值可以重復）。
• Set<Map.Entry<K, V>> entrySet(): 返回此?Map?中所有鍵值對 (Map.Entry?對象) 組成的?Set?集合。這是遍歷?Map?最常用的方式。

其他：

• int size(): 返回鍵值對的數量。
• boolean isEmpty(): 判斷?Map?是否為空。
• default V getOrDefault(Object key, V defaultValue): (JDK8+) 獲取指定鍵的值，如果鍵不存在則返回默認值。
• default V putIfAbsent(K key, V value): (JDK8+) 如果指定鍵尚未與值關聯（或關聯為?null），則將其與給定值關聯并返回?null，否則返回當前值。
• default boolean remove(Object key, Object value): (JDK8+) 僅當指定鍵當前映射到指定值時刪除該條目。
• default V replace(K key, V value): (JDK8+) 僅當指定鍵當前映射到某個值時，才替換該條目的值。
• default boolean replace(K key, V oldValue, V newValue): (JDK8+) 僅當指定鍵當前映射到指定值時，才替換該條目的值。

Map<String, Integer> phoneBook = new HashMap<>();
phoneBook.put("Alice", 123456);
phoneBook.put("Bob", 654321);
phoneBook.put("Charlie", 789012);// 方式1：使用 Map.Entry 遍歷 (最推薦，效率高，一次獲取key和value)
for (Map.Entry<String, Integer> entry : phoneBook.entrySet()) {String name = entry.getKey();int phoneNumber = entry.getValue();System.out.println(name + ": " + phoneNumber);
}// 方式2：遍歷鍵 (KeySet)，然后通過鍵找值 (效率稍低于entrySet，因為多了一次get操作)
for (String name : phoneBook.keySet()) {int phoneNumber = phoneBook.get(name);System.out.println(name + ": " + phoneNumber);
}// 方式3：僅遍歷值 (Values) (如果只需要值)
for (int phoneNumber : phoneBook.values()) {System.out.println("Phone: " + phoneNumber);
}// 方式4：Java 8+ 使用 forEach + Lambda 表達式 (簡潔)
phoneBook.forEach((name, phoneNumber) -> System.out.println(name + ": " + phoneNumber));