Java Collections Cheat Sheet：深入理解与高效运用

简介

在Java编程中，集合框架（Collections Framework）是一个强大且常用的工具集，用于存储和操作一组对象。Java Collections Cheat Sheet 是对这个框架中各种类和接口的快速参考指南，它可以帮助开发者迅速回忆起关键的方法、特性和使用场景。本文将详细介绍Java Collections Cheat Sheet的相关内容，帮助读者更好地掌握和运用Java集合。

基础概念

Java集合框架主要包含三大接口：List、Set 和 Map。 - List：有序的可重复元素集合，允许通过索引访问元素。例如 ArrayList 和 LinkedList 都是 List 接口的实现类。 - Set：无序且唯一的元素集合，不允许重复元素。常见的实现类有 HashSet、TreeSet 等。 - Map：键值对（key-value pairs）的集合，一个键最多映射到一个值。HashMap、TreeMap 是常用的实现类。

使用方法

List

创建 List

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ArrayList
        List<String> list = new ArrayList<>();
    }
}

添加元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add(1, "Cherry"); // 在索引 1 处插入元素
    }
}

获取元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListGetExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        String element = list.get(1); // 获取索引 1 处的元素
        System.out.println(element);
    }
}

Set

创建 Set

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 HashSet
        Set<String> set = new HashSet<>();
    }
}

添加元素

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");
        set.add("Apple"); // 重复元素不会被添加
    }
}

Map

创建 Map

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 HashMap
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
    }
}

添加键值对

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapPutExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);
    }
}

获取值

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapGetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        Integer value = map.get("Apple");
        System.out.println(value);
    }
}

常见实践

遍历集合

遍历 List

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListTraversalExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        // 传统 for 循环
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        // 增强 for 循环
        for (String element : list) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

遍历 Set

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetTraversalExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");

        // 增强 for 循环
        for (String element : set) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

遍历 Map

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTraversalExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);

        // 遍历键值对
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }

        // 遍历键
        for (String key : map.keySet()) {
            System.out.println(key);
        }

        // 遍历值
        for (Integer value : map.values()) {
            System.out.println(value);
        }
    }
}

添加和删除元素

List 添加和删除元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListModifyExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        list.add(1, "Cherry"); // 在索引 1 处插入元素
        list.remove("Banana"); // 删除指定元素
        list.remove(0); // 删除指定索引处的元素
    }
}

Set 添加和删除元素

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetModifyExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");

        set.add("Cherry"); // 添加元素
        set.remove("Banana"); // 删除元素
    }
}

Map 添加和删除键值对

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapModifyExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);

        map.put("Cherry", 30); // 添加键值对
        map.remove("Banana"); // 删除指定键的键值对
    }
}

查找元素

在 List 中查找元素

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        int index = list.indexOf("Banana"); // 返回元素的索引
        boolean contains = list.contains("Cherry"); // 判断是否包含指定元素
    }
}

在 Set 中查找元素

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<>();
        set.add("Apple");
        set.add("Banana");

        boolean contains = set.contains("Cherry"); // 判断是否包含指定元素
    }
}

在 Map 中查找元素

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 10);
        map.put("Banana", 20);

        Integer value = map.get("Apple"); // 通过键获取值
        boolean containsKey = map.containsKey("Cherry"); // 判断是否包含指定键
    }
}

最佳实践

选择合适的集合类型

如果需要有序且可重复的元素集合：选择 List，如 ArrayList 适用于频繁的随机访问，LinkedList 适用于频繁的插入和删除操作。
如果需要唯一且无序的元素集合：选择 Set，HashSet 性能较好，TreeSet 可以对元素进行排序。
如果需要存储键值对：选择 Map，HashMap 性能高，TreeMap 按键排序。

性能优化

避免不必要的装箱和拆箱：使用 ArrayList<Integer> 时，尽量使用 int 基本类型的方法（如果有），以减少性能开销。
预分配合适的容量：对于 ArrayList 和 HashMap，可以在创建时指定初始容量，避免频繁的扩容操作。

小结

Java Collections Cheat Sheet 涵盖了集合框架中各种接口和类的基本使用方法、常见实践以及最佳实践。通过掌握这些内容，开发者可以更加高效地使用集合来解决实际问题，提高代码的质量和性能。

参考资料

Oracle Java Documentation - Collections Framework
《Effective Java》 by Joshua Bloch

Java Collections Cheat Sheet：深入理解与高效运用

简介

目录

基础概念

使用方法

List

创建 List

添加元素

获取元素

Set

创建 Set

添加元素

Map

创建 Map

添加键值对

获取值

常见实践

遍历集合

遍历 List

遍历 Set

遍历 Map

添加和删除元素

List 添加和删除元素

Set 添加和删除元素

Map 添加和删除键值对

查找元素

在 List 中查找元素

在 Set 中查找元素

在 Map 中查找元素

最佳实践

选择合适的集合类型

性能优化

小结

参考资料