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为什么要再复盘集合框架#

Java 自 1.2 引入集合框架以来，逐步形成 List、Set、Map 与并发容器等层次化结构。JDK 8 之后，结合泛型、lambda 与 Stream API，集合成为系统性能与可读性的重要基石。重新梳理集合框架有助于在高吞吐场景下做出正确的容器选择。

架构速览#

顶层接口 核心实现 场景要点
List ArrayList、LinkedList 顺序访问/插入；随机读写性能差异显著
Set HashSet、LinkedHashSet、TreeSet 保证唯一性；是否保持顺序/排序取决于实现
Queue ArrayDeque、PriorityQueue FIFO 或优先级队列；ArrayDeque 适合栈/队列双端操作
Map HashMap、LinkedHashMap、TreeMap 键值对存储；红黑树优化应对碰撞
并发容器 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 细粒度锁或写时复制，解决多线程读写

性能决策清单#

  1. 随机读多写少：首选 ArrayList 与 HashMap。扩容成本可通过预估容量（new ArrayList(capacity)）降低。
  2. 频繁中间插入删除：LinkedList 避免数组移动，但需关注遍历性能。
  3. 迭代顺序稳定：LinkedHashMap 或 LinkedHashSet 保持插入顺序，并可设置 LRU（accessOrder=true）。
  4. 排序需求：TreeSet、TreeMap 基于 Comparable/Comparator 的红黑树实现。
  5. 高并发读取：ConcurrentHashMap 基于分段 CAS（JDK 8 采用树化 + CAS），避免全表锁；读多写少场景下 CopyOnWriteArrayList 简化同步。

JDK 8 新能力#

  • Collection.removeIf、Map.computeIfAbsent 等默认方法，降低模板代码。
  • Stream API 将集合转为声明式数据流；并行流需确认数据无共享状态。
  • Map 的 forEach、merge 等方法可减少显式空指针判断。

常见踩坑#

  • HashMap 在旧版本（JDK 7）存在并发扩容死循环；JDK 8 采用树化避免长链导致退化性能。
  • 写入 Collections.unmodifiableList 后再强转原始实现会抛出 UnsupportedOperationException。
  • 将可变对象作为 HashSet 键值，若 hashCode 变化会导致元素“丢失”。

自检清单#

  • 是否根据访问模式选择合适实现？
  • 是否为容器设置预估容量，避免频繁扩容？
  • 并发访问是否使用线程安全集合或外层锁？

参考资料#

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