【java集合源码分析】在Java开发中，集合框架是使用频率极高的部分。掌握其底层实现原理，不仅有助于提升代码性能，还能在面试或实际项目中展现深厚的技术功底。本文将对Java集合框架中的常用类进行简要的源码分析，并通过表格形式总结关键点。
一、集合框架概述
Java集合框架主要包括`Collection`和`Map`两个根接口，其中`Collection`又分为`List`、`Set`和`Queue`等子接口，而`Map`则用于存储键值对数据。这些集合类内部实现方式各不相同，有的基于数组，有的基于链表，还有的使用哈希表或红黑树等结构。
二、常用集合类源码分析
| 集合类型 | 类名 | 底层实现 | 是否线程安全 | 特点 | 常见方法 |
| List | ArrayList | 动态数组 | 否 | 插入删除效率低，随机访问快 | add(), get(), remove() |
| List | LinkedList | 双向链表 | 否 | 插入删除效率高，随机访问慢 | addFirst(), addLast(), getFirst() |
| Set | HashSet | 哈希表 | 否 | 元素无序，不允许重复 | add(), contains(), remove() |
| Set | TreeSet | 红黑树 | 否 | 元素有序，自然排序或自定义排序 | add(), pollFirst(), ceiling() |
| Map | HashMap | 哈希表 + 链表/红黑树（JDK8+） | 否 | 键值对存储，允许null键值 | put(), get(), remove() |
| Map | TreeMap | 红黑树 | 否 | 键有序，自然排序或自定义排序 | put(), get(), floorKey() |
| Queue | LinkedList | 双向链表 | 否 | 实现队列和栈功能 | add(), offer(), poll() |
| Deque | ArrayDeque | 动态数组 | 否 | 实现双端队列 | addFirst(), addLast(), removeFirst() |
三、核心源码解析要点
1. ArrayList
- 使用`Object[]`数组存储元素。
- `add()`方法会检查容量，不足时进行扩容（默认初始容量为10）。
- `remove()`方法需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)。
2. LinkedList
- 每个节点包含前驱和后继指针。
- `add()`和`remove()`操作仅需修改指针，时间复杂度为O(1)（已知位置时）。
3. HashSet
- 底层使用`HashMap`，只存储键。
- 元素的唯一性由`equals()`和`hashCode()`保证。
4. TreeSet
- 底层使用`TreeMap`，基于红黑树实现。
- 元素按自然顺序或自定义比较器排序。
5. HashMap
- JDK8之前使用链表解决哈希冲突，之后引入红黑树。
- `put()`和`get()`操作平均时间为O(1)，最坏情况下为O(n)。
6. ConcurrentHashMap
- 在多线程环境下线程安全，采用分段锁机制（JDK7）或CAS+synchronized（JDK8）。
- 不同于`Hashtable`，性能更高。
四、总结
Java集合框架是Java语言的重要组成部分，理解其底层实现有助于编写更高效、稳定的代码。不同的集合类适用于不同的使用场景，选择合适的集合可以显著提升程序性能。通过源码分析，我们可以更深入地了解它们的工作机制，从而在实际开发中做出更合理的选择。
注： 本文内容基于Java 8版本，不同版本之间可能存在差异，建议结合官方文档进行深入学习。
