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Java常用集合框架类库与List、Map

P粉602998670

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发布时间:2026-01-11 16:53:11

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选择关键看操作模式:随机访问多用ArrayList(O(1)),中间增删多用LinkedList(O(1)插入删除);误用是用for循环遍历LinkedList导致O(n²)。

java常用集合框架类库与list、map

ArrayList 和 LinkedList 的选择关键看操作模式

不是“ArrayList 更快所以默认用它”,而是得看你的主要操作是随机访问多,还是频繁在中间增删多。ArrayList 底层是数组,get(i) 是 O(1),但 add(index, e)remove(index) 在中间位置会触发数组拷贝,平均 O(n);LinkedList 是双向链表,按索引查元素要从头或尾遍历,get(i) 是 O(n),但 addFirstaddLast、以及已有 ListIterator 时的插入/删除都是 O(1)。

常见误用:for (int i = 0; i 配合 LinkedList —— 这会变成 O(n²)。改用增强 for 循环或迭代器即可避免。

  • 读多写少、需要下标快速访问 → 选 ArrayList
  • 高频头/尾插入、已有迭代器且需边遍历边删 → LinkedList 仍有价值(但注意 JDK 21+ 中 SequencedCollection 接口让 ArrayList 也支持高效头插语义)
  • 别为了“看起来更通用”而声明为 LinkedList 却只用 add(e)get(i)

HashMap 的线程不安全体现在哪?ConcurrentHashMap 怎么规避

HashMap 在多线程 put 时可能触发扩容重哈希,若两个线程同时判断需扩容、又同时执行 transfer()(JDK 7)或 split()(JDK 8),会导致链表成环(JDK 7)或数据丢失(JDK 8+)。这不是“偶尔错”,而是明确未定义行为,get() 可能死循环或返回 null。

ConcurrentHashMap 不是简单加锁整张表:JDK 7 用分段锁(Segment 数组),JDK 8 改为 CAS + synchronized 控制单个桶(Node 链表头或红黑树根),写操作只锁必要范围,读操作完全无锁

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  • 只要没显式要求强一致性(如“所有线程立刻看到最新值”),ConcurrentHashMapCollections.synchronizedMap(new HashMap()) 并发吞吐高得多
  • computeIfAbsent() 是原子的,适合缓存场景;但 map.get(key) == null ? map.put(key, compute()) : map.get(key) 是经典竞态,必须换用原子方法
  • size() 在并发下是弱一致的(可能滞后),如需精确计数,考虑 mappingCount()(返回 long,更准确)

ArrayList.subList() 返回的是视图,不是新集合

subList(fromIndex, toIndex) 返回的是原 ArrayList 的一个动态视图,底层共享同一份 elementData 数组。对子列表的结构性修改(如 add()clear())会直接影响原列表,反之亦然。

ArrayList list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c", "d"));
List sub = list.subList(1, 3); // ["b", "c"]
sub.add("x"); // list 变成 ["a", "b", "c", "x", "d"]
list.remove(0); // sub 变成 ["c", "x", "d"] —— 注意 sub.size() 现在是 3!
  • 需要独立副本?显式构造:new ArrayList(list.subList(from, to))
  • 传给不可信 API 时尤其危险:对方调 clear() 会清空你原列表的一部分
  • 子列表的 indexOf()contains() 正常工作,但 retainAll() 这类结构性操作要格外小心

Map 接口里 keySet()、values()、entrySet() 的性能与用途差异

三者都返回视图,不复制数据,但迭代成本不同:entrySet() 是最高效的遍历方式,一次拿到 key 和 value;keySet() 迭代后若还需取 value,每次 map.get(key) 是额外哈希查找;values() 无法反查 key,且某些 Map 实现(如 IdentityHashMap)的 values 视图甚至不保证顺序或唯一性。

典型低效写法:for (String key : map.keySet()) { String value = map.get(key); ... } —— 多了一倍哈希计算。

  • 只关心 key?用 keySet()
  • 只关心 value?用 values(),但注意它不支持 remove()(除非是 LinkedHashMap 的 values 视图)
  • 要同时用 key 和 value?必须用 entrySet(),且优先用 Map.Entry::getKeyMap.Entry::getValue
  • HashMapvalues() 视图在并发修改时可能抛 ConcurrentModificationException,和 keySet/entrySet 一样
实际项目里最容易被忽略的,是 subList() 的视图语义和 entrySet() 的遍历必要性——它们不报错,但会在数据规模上去后突然暴露性能或逻辑问题。

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