集合框架：List、Set、Map

第 8 章 · 集合框架：List、Set、Map

本章目标：掌握 Java 集合框架核心接口与实现类——ArrayList、HashSet、HashMap；熟练使用 Iterator 遍历与删除；理解 Comparable 与 Comparator 排序规则；完成 toolkit-demo 商品列表与去重标签练习。

学时建议：4～5 小时（含 1.5 小时跟练）

前置：完成 ch04 数组与 String；ch05 面向对象；ch06 接口与枚举。

8.1 集合框架概览

Java 集合位于 java.util 包，分为两大体系：

Collection（单列）
├── List   — 有序、可重复（ArrayList、LinkedList）
├── Set    — 不重复（HashSet、TreeSet）
└── Queue  — 队列（LinkedList、PriorityQueue）

Map（双列，键值对）
└── HashMap、TreeMap、LinkedHashMap

工程原则：默认选 ArrayList 与 HashMap；需要排序时用 TreeSet / TreeMap 或 Collections.sort()。

8.2 ArrayList 基础

ArrayList 底层是动态数组，适合读多写少、按索引访问的场景。

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

public class ListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> books = new ArrayList<>();
        books.add("Java 基础");
        books.add("Web 开发");
        books.add("数据分析");
        books.add("Web 开发");  // List 允许重复

        System.out.println(books.size());       // 4
        System.out.println(books.get(0));       // Java 基础
        System.out.println(books.contains("Web 开发"));  // true

        books.remove(1);
        books.set(0, "Java 进阶");

        for (int i = 0; i < books.size(); i++) {
            System.out.println(i + ": " + books.get(i));
        }
    }
}

泛型：List<String> 编译期检查类型，避免 (String) list.get(0) 强转。

8.3 HashSet 去重

HashSet 基于 HashMap 实现，元素不重复，不保证顺序。

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

public class SetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> tags = new HashSet<>();
        tags.add("热销");
        tags.add("新品");
        tags.add("热销");   // 重复元素被忽略
        tags.add("限时");

        System.out.println(tags.size());  // 3

        for (String tag : tags) {
            System.out.println(tag);
        }

        if (tags.contains("新品")) {
            tags.remove("新品");
        }
    }
}

注意：自定义类放入 HashSet 需正确实现 equals() 与 hashCode()（ch05 §5.6 已学，两者必须成对重写）。

8.4 HashMap 键值映射

HashMap 是最常用的 Map 实现，键唯一，允许一个 null 键。

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

public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> stock = new HashMap<>();
        stock.put("BK-001", 120);
        stock.put("BK-002", 45);
        stock.put("BK-003", 89);

        System.out.println(stock.get("BK-001"));     // 120
        System.out.println(stock.getOrDefault("BK-999", 0));  // 0

        stock.put("BK-002", 50);  // 覆盖旧值

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : stock.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " => " + entry.getValue());
        }

        for (String sku : stock.keySet()) {
            System.out.println(sku);
        }
    }
}

toolkit-demo 场景：用 Map<String, Integer> 统计日志中各路径出现次数。

8.5 遍历方式对比

List<String> items = new ArrayList<>();
items.add("A");
items.add("B");
items.add("C");

// 1. for-each（推荐）
for (String s : items) {
    System.out.println(s);
}

// 2. 索引 for（需要下标时）
for (int i = 0; i < items.size(); i++) {
    System.out.println(items.get(i));
}

// 3. Iterator（遍历时安全删除）
import java.util.Iterator;

Iterator<String> it = items.iterator();
while (it.hasNext()) {
    String s = it.next();
    if (s.equals("B")) {
        it.remove();  // 不能用 items.remove(s) 在 for-each 中
    }
}

8.6 Iterator 详解

Iterator 是集合的统一遍历接口：

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

public class IteratorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> nums = new ArrayList<>();
        nums.add(1);
        nums.add(2);
        nums.add(3);
        nums.add(4);

        Iterator<Integer> it = nums.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            int n = it.next();
            if (n % 2 == 0) {
                it.remove();
            }
        }
        System.out.println(nums);  // [1, 3]
    }
}

ListIterator（List 专用）还支持 previous() 与双向遍历，选修了解即可。

8.7 Comparable 自然排序