Java中List、Set、Map核心实现类解析
在 Java 里，List、Set 和 Map 是集合框架里的关键接口，其中 ArrayList、LinkedList 属于 List 接口的常见实现类，HashMap 和 ConcurrentHashMap 则是 Map 接口的常用实现类。
1. ArrayList
简介
ArrayList 是基于动态数组实现的 List 类，它允许存储重复元素，并且可以通过索引快速访问元素。
特点
- 动态扩容：当数组容量不足时，会自动进行扩容。
- 随机访问快：可以通过索引在 O ( 1 ) O(1) O(1) 的时间复杂度内访问元素。
- 插入和删除慢：在数组中间或开头插入、删除元素时，需要移动大量元素，时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)。
示例代码
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");// 通过索引访问元素System.out.println(list.get(1)); // 输出: banana// 删除元素list.remove(0);System.out.println(list); // 输出: [banana, cherry]}
}
2. LinkedList
简介
LinkedList 是基于双向链表实现的 List 类，同样允许存储重复元素。
特点
- 插入和删除快：在链表头部、尾部或中间插入、删除元素时，只需修改指针，时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1)。
- 随机访问慢：需要从头或尾开始遍历链表，时间复杂度为 O ( n ) O(n) O(n)。
- 可作为栈、队列使用：提供了
push()、pop()、offer()、poll()等方法。
示例代码
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;public class LinkedListExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = new LinkedList<>();list.add("apple");list.add("banana");list.add("cherry");// 在头部插入元素((LinkedList<String>) list).addFirst("date");System.out.println(list); // 输出: [date, apple, banana, cherry]// 删除尾部元素((LinkedList<String>) list).removeLast();System.out.println(list); // 输出: [date, apple, banana]}
}
3. HashMap
简介
HashMap 是基于哈希表实现的 Map 类，用于存储键值对，键不能重复。
特点
- 快速查找：通过哈希函数计算键的哈希值，平均时间复杂度为 O ( 1 ) O(1) O(1) 来查找、插入和删除元素。
- 无序：不保证元素的插入顺序。
- 非线程安全：在多线程环境下可能会出现数据不一致的问题。
示例代码
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class HashMapExample {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("apple", 1);map.put("banana", 2);map.put("cherry", 3);// 获取元素System.out.println(map.get("banana")); // 输出: 2// 删除元素map.remove("apple");System.out.println(map); // 输出: {banana=2, cherry=3}}
}
4. ConcurrentHashMap
简介
ConcurrentHashMap 也是基于哈希表实现的 Map 类，是线程安全的，适合在多线程环境下使用。
特点
- 线程安全：采用分段锁或 CAS（Compare-And-Swap）机制保证线程安全，并发性能高。
- 高效并发操作：不同的段可以同时进行读写操作，提高了并发处理能力。
- 无序：不保证元素的插入顺序。
示例代码
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.Map;public class ConcurrentHashMapExample {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();map.put("apple", 1);map.put("banana", 2);map.put("cherry", 3);// 获取元素System.out.println(map.get("banana")); // 输出: 2// 删除元素map.remove("apple");System.out.println(map); // 输出: {banana=2, cherry=3}}
}
总结
- 若需要快速随机访问元素，可选择
ArrayList。 - 若频繁进行插入和删除操作，
LinkedList是更好的选择。 - 单线程环境下，使用
HashMap存储键值对。 - 多线程环境下，使用
ConcurrentHashMap确保线程安全。