Java 集合框架之 List、Set 和 Map 的比较与使用

引言

在 Java 编程中，集合（Collection）是用于存储多个对象的数据结构。List、Set 和 Map 是 Java 集合框架中最常用的接口，它们各自提供了不同的特性来满足不同的需求。本文将深入探讨这三种集合类型的区别以及如何正确选择和使用它们。

List 接口

特点

有序：元素按插入顺序保存。
允许重复：可以包含相同的元素多次。
索引访问：支持通过整数索引获取或更新元素。

使用场景

当你需要一个可变大小的数组并且关心元素的插入顺序时，应该考虑使用 List。常见的实现类有 ArrayList 和 LinkedList，前者对于随机访问优化较好，后者则适合频繁地添加和删除操作。

// 创建并操作 List 示例
List<String> names = new ArrayList<>();
names.add("Alice");
names.add("Bob");
System.out.println(names.get(0)); // 输出: Alice

Set 接口

特点

无序（某些实现如 LinkedHashSet 保持插入顺序）：元素不保证特定顺序。
不允许重复：每个元素只能出现一次。
唯一性：根据元素的 equals() 和 hashCode() 方法确保唯一性。

使用场景

如果你想要确保集合中的元素是唯一的，并且不需要维护任何特定顺序，那么 Set 就是一个很好的选择。常见的实现类包括 HashSet（快速查找）、TreeSet（自然排序或自定义排序）和 LinkedHashSet（保持插入顺序）。

// 创建并操作 Set 示例
Set<String> uniqueNames = new HashSet<>();
uniqueNames.add("Alice");
uniqueNames.add("Bob");
uniqueNames.add("Alice"); // 不会添加第二个 "Alice"

Map 接口

特点

键值对映射：每个键关联一个值。
唯一键：键必须是唯一的，但值可以重复。
检索效率高：通常基于哈希表实现，提供高效的查找性能。

使用场景

当你的数据是以键值对形式存在，并且你经常需要通过键来查找对应的值时，Map 是最合适的选择。常见的实现类有 HashMap（非同步）、TreeMap（键排序）和 LinkedHashMap（保持插入顺序）。

// 创建并操作 Map 示例
Map<String, Integer> ageOfPeople = new HashMap<>();
ageOfPeople.put("Alice", 30);
ageOfPeople.put("Bob", 25);
System.out.println(ageOfPeople.get("Alice")); // 输出: 30

比较

特性	List	Set	Map
元素顺序	有序	无序（部分实现有序）	无序（部分实现有序）
允许重复元素	是	否	键不允许重复
访问方式	索引访问	迭代器	键值对
常见实现类	ArrayList, LinkedList	HashSet, TreeSet, LinkedHashSet	HashMap, TreeMap, LinkedHashMap