Java集合(含List、Map、Set和Queue)超詳細(xì)講解
更新時(shí)間：2025年10月27日 15:16:29 作者：一成在成長(zhǎng)
Java 集合框架是Java編程中最基礎(chǔ)、最常用的部分之一,它為我們提供了一整套標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn),包括 List、Set、Queue、Map 等,用于高效地存儲(chǔ)、訪問(wèn)和操作對(duì)象集合,本文介紹Java集合(含List、Map、Set和Queue)的相關(guān)知識(shí),感興趣的朋友一起看看吧
Java 集合框架全解析
Java 集合框架是 Java 編程中最基礎(chǔ)、最常用的部分之一。它為我們提供了一整套標(biāo)準(zhǔn)化的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法實(shí)現(xiàn)，包括 List、Set、Queue、Map 等，用于高效地存儲(chǔ)、訪問(wèn)和操作對(duì)象集合。
集合框架的整體結(jié)構(gòu)
Java 集合大體分為兩條主線：
Collection（單值集合）
│
├── List（有序，可重復(fù)）
│ ├── ArrayList
│ ├── LinkedList
│ └── Vector / Stack
│
├── Set（無(wú)序，不可重復(fù)）
│ ├── HashSet
│ ├── LinkedHashSet
│ └── TreeSet
│
└── Queue（隊(duì)列）
├── ArrayDeque
├── LinkedList
└── PriorityQueue
Map（鍵值對(duì)集合）
├── HashMap
├── LinkedHashMap
└── TreeMapList：有序可重復(fù)的集合
ArrayList ( 動(dòng)態(tài)數(shù)組)
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
- 底層是 動(dòng)態(tài)數(shù)組；
- 支持隨機(jī)訪問(wèn)（時(shí)間復(fù)雜度 O(1)）；
- 中間插入、刪除代價(jià)高（涉及數(shù)組移動(dòng)）；
- 自動(dòng)擴(kuò)容（通常 1.5 倍）。
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
int n = 10;
// 初始化 ArrayList，大小為 10，元素值都為 0
ArrayList<Integer> nums = new ArrayList<>(Collections.nCopies(n, 0));
// 輸出：false
System.out.println(nums.isEmpty());
// 輸出：10
System.out.println(nums.size());
// 在數(shù)組尾部插入一個(gè)元素 20
nums.add(20);
// 輸出：11
System.out.println(nums.size());
// 得到數(shù)組最后一個(gè)元素
// 輸出：20
System.out.println(nums.get(nums.size() - 1));
// 刪除數(shù)組的最后一個(gè)元素
nums.remove(nums.size() - 1);
// 輸出：10
System.out.println(nums.size());
// 可以通過(guò)索引直接取值或修改
nums.set(0, 11);
// 輸出：11
System.out.println(nums.get(0));
// 在索引 3 處插入一個(gè)元素 99
nums.add(3, 99);
// 刪除索引 2 處的元素
nums.remove(2);
// 交換 nums[0] 和 nums[1]
Collections.swap(nums, 0, 1);
// 遍歷數(shù)組
// 輸出：0 11 99 0 0 0 0 0 0 0
for(int num : nums) {
System.out.print(num + " ");
}
System.out.println();
}
}適用于 查找頻繁、插入較少 的場(chǎng)景。
LinkedList ( 雙向鏈表)
LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
特征：
- 底層是 雙向鏈表；
- 不支持隨機(jī)訪問(wèn)（時(shí)間復(fù)雜度 O(n)）；
- 任意位置插入、刪除高效；
- 每個(gè)節(jié)點(diǎn)多存前后指針，內(nèi)存開(kāi)銷更大。
適用于 插入、刪除頻繁 的場(chǎng)景。
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 初始化鏈表
LinkedList<Integer> lst = new LinkedList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
// 檢查鏈表是否為空，輸出：false
System.out.println(lst.isEmpty());
// 獲取鏈表的大小，輸出：5
System.out.println(lst.size());
// 在鏈表頭部插入元素 0
lst.addFirst(0);
// 在鏈表尾部插入元素 6
lst.addLast(6);
// 獲取鏈表頭部和尾部元素，輸出：0 6
System.out.println(lst.getFirst() + " " + lst.getLast());
// 刪除鏈表頭部元素
lst.removeFirst();
// 刪除鏈表尾部元素
lst.removeLast();
// 在鏈表中插入元素
// 移動(dòng)到第三個(gè)位置
lst.add(2, 99);
// 刪除鏈表中某個(gè)元素
lst.remove(1);
// 遍歷鏈表
// 輸出：1 99 3 4 5
for(int val : lst) {
System.out.print(val + " ");
}
System.out.println();
}
}Vector & Stack（歷史遺留）
Vector是線程安全的ArrayList；- 每個(gè)方法都加了
synchronized，性能較低； - 已被
ArrayList替代； Stack繼承自Vector，實(shí)現(xiàn) LIFO（后進(jìn)先出） 棧結(jié)構(gòu)；- 推薦使用
ArrayDeque替代。
Set：無(wú)序且元素唯一
HashSet ( 基于 HashMap)
HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("一");
set.add("二");
set.add("三");
- 底層由
HashMap實(shí)現(xiàn)； - 元素作為 key，value 為固定對(duì)象；
- 自動(dòng)去重；
- 不保證順序。
適用于 去重、快速查找。
import java.util.Arrays;
import java.util.HashSet;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 初始化哈希集合
HashSet<Integer> hashset = new HashSet<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
// 檢查哈希集合是否為空，輸出：false
System.out.println(hashset.isEmpty());
// 獲取哈希集合的大小，輸出：4
System.out.println(hashset.size());
// 查找指定元素是否存在
// 輸出：Element 3 found.
if(hashset.contains(3)) {
System.out.println("Element 3 found.");
} else {
System.out.println("Element 3 not found.");
}
// 插入一個(gè)新的元素
hashset.add(5);
// 刪除一個(gè)元素
hashset.remove(2);
// 輸出：Element 2 not found.
if(hashset.contains(2)) {
System.out.println("Element 2 found.");
} else {
System.out.println("Element 2 not found.");
}
// 遍歷哈希集合
// 輸出（順序可能不同）：
// 1
// 3
// 4
// 5
for(int element : hashset) {
System.out.println(element);
}
}
}LinkedHashSet (有序 HashSet)
LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("一");
set.add("二");
set.add("三");
- 繼承
HashSet； - 底層由
LinkedHashMap實(shí)現(xiàn)； - 保持插入順序；
- 查找性能與
HashSet相近。
適用于 既想去重又保留插入順序 的場(chǎng)景。
TreeSet ( 有序去重集合)
TreeSet<String> set = new TreeSet<>();
set.add("一");
set.add("二");
set.add("三");
- 基于 紅黑樹 實(shí)現(xiàn)；
- 元素自動(dòng)排序；
- 不允許
null； - 可自定義排序規(guī)則（
Comparator）。
適用于 需要自動(dòng)排序 的場(chǎng)景。
Queue：隊(duì)列
ArrayDeque ( 高效雙端隊(duì)列)
ArrayDeque<String> deque = new ArrayDeque<>();
deque.add("一");
deque.add("二");
deque.add("三");
- 基于循環(huán)數(shù)組；
- 可在兩端插入/刪除；
- 性能優(yōu)于
LinkedList； - 替代
Stack和Queue。
LinkedList (可作隊(duì)列使用)
LinkedList<String> queue = new LinkedList<>();
queue.offer("一成");
queue.poll();
- 同時(shí)實(shí)現(xiàn)了
List和Deque； - 適合頻繁插入刪除；
- 支持隊(duì)首、隊(duì)尾操作；
- 內(nèi)存占用高于
ArrayDeque。
PriorityQueue — 優(yōu)先級(jí)隊(duì)列
PriorityQueue<Student> queue = new PriorityQueue<>(new StudentComparator());
- 底層是 堆結(jié)構(gòu)；
- 出隊(duì)順序由優(yōu)先級(jí)決定；
- 元素需實(shí)現(xiàn)
Comparable或傳入Comparator。
適用于 任務(wù)調(diào)度、最小/最大堆 場(chǎng)景。
import java.util.Queue;
import java.util.LinkedList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 初始化一個(gè)空的整型隊(duì)列 q
Queue<Integer> q = new LinkedList<>();
// 在隊(duì)尾添加元素
q.offer(10);
q.offer(20);
q.offer(30);
// 檢查隊(duì)列是否為空，輸出：false
System.out.println(q.isEmpty());
// 獲取隊(duì)列的大小，輸出：3
System.out.println(q.size());
// 獲取隊(duì)列的隊(duì)頭元素
// 輸出：10
System.out.println(q.peek());
// 刪除隊(duì)頭元素
q.poll();
// 輸出新的隊(duì)頭元素：20
System.out.println(q.peek());
}
}Map：鍵值對(duì)集合
HashMap (哈希表實(shí)現(xiàn))
HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("一成", "yicheng");
map.put("在成長(zhǎng)", "zaichengzhang");
- 鍵唯一，值可重復(fù)；
- 查找/插入效率高；
- 默認(rèn)容量 16，負(fù)載因子 0.75；
- 可存
null鍵與null值； - 無(wú)序。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
// 初始化哈希表
HashMap<Integer, String> hashmap = new HashMap<>();
hashmap.put(1, "one");
hashmap.put(2, "two");
hashmap.put(3, "three");
// 檢查哈希表是否為空，輸出：false
System.out.println(hashmap.isEmpty());
// 獲取哈希表的大小，輸出：3
System.out.println(hashmap.size());
// 查找指定鍵值是否存在
// 輸出：Key 2 -> two
if(hashmap.containsKey(2)) {
System.out.println("Key 2 -> " + hashmap.get(2));
} else {
System.out.println("Key 2 not found.");
}
// 獲取指定鍵對(duì)應(yīng)的值，若不存在會(huì)返回 null
// 輸出：null
System.out.println(hashmap.get(4));
// 獲取指定鍵對(duì)應(yīng)的值，若不存在則返回默認(rèn)值
// 輸出：defaultVal
System.out.println(hashmap.getOrDefault(4, "defaultVal"));
// 插入一個(gè)新的鍵值對(duì)
hashmap.put(4, "four");
// 獲取新插入的值，輸出：four
System.out.println(hashmap.get(4));
// 刪除鍵值對(duì)
hashmap.remove(3);
// 檢查刪除后鍵 3 是否存在
// 輸出：Key 3 not found.
if(hashmap.containsKey(3)) {
System.out.println("Key 3 -> " + hashmap.get(3));
} else {
System.out.println("Key 3 not found.");
}
// 遍歷哈希表
// 輸出（順序可能不同）：
// 1 -> one
// 2 -> two
// 4 -> four
for(Map.Entry<Integer, String> pair : hashmap.entrySet()) {
System.out.println(pair.getKey() + " -> " + pair.getValue());
}
}
}LinkedHashMap (有序 HashMap)
LinkedHashMap<String, String> linkedMap = new LinkedHashMap<>();
linkedMap.put("一成", "yicheng");
linkedMap.put("在成長(zhǎng)", "zaichengzhang");
- 保留插入順序；
- 可設(shè)置訪問(wèn)順序；
- 常用于實(shí)現(xiàn) LRU 緩存。
TreeMap ( 紅黑樹實(shí)現(xiàn))
TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("a", "apple");
treeMap.put("b", "banana");
treeMap.put("c", "cat");
- 鍵有序；
- 基于紅黑樹；
- 查找、插入、刪除為 O(log n)。
適用于 需要有序 Map 的場(chǎng)景。
| 需求 | 推薦集合 | 說(shuō)明 |
|---|---|---|
| 有序且可重復(fù) | ArrayList | 動(dòng)態(tài)數(shù)組，隨機(jī)訪問(wèn)快 |
| 插入刪除多 | LinkedList | 鏈表結(jié)構(gòu)，插入刪除快 |
| 去重但無(wú)序 | HashSet | 由 HashMap 實(shí)現(xiàn) |
| 去重且有序 | LinkedHashSet | 保留插入順序 |
| 自動(dòng)排序 | TreeSet / TreeMap | 基于紅黑樹 |
| 雙端隊(duì)列 | ArrayDeque | 替代 Stack/Queue |
| 按優(yōu)先級(jí)取出 | PriorityQueue | 堆結(jié)構(gòu) |
| 鍵值映射 | HashMap | 最常用的 Map |
| 有序 Map | LinkedHashMap / TreeMap | 插入或自然順序 |
Java 集合框架
│
├── Collection
│ ├── List → ArrayList / LinkedList / Vector / Stack
│ ├── Set → HashSet / LinkedHashSet / TreeSet
│ └── Queue → ArrayDeque / LinkedList / PriorityQueue
│
└── Map
├── HashMap
├── LinkedHashMap
└── TreeMap到此這篇關(guān)于Java集合(含List、Map、Set和Queue)超詳細(xì)講解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java list map set queue內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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