Java Collections Framework: полное руководство по эффективным структурам данных

До Java 2 использовались разрозненные классы (Dictionary, Vector, Stack, Properties). Collections Framework унифицировал их: высокая производительность, интероперабельность, лёгкое расширение.

Архитектура фреймворка

Интерфейсы — абстрактные типы данных (Collection, List, Set, Map и др.). Иерархия интерфейсов.
Реализации (Classes) — конкретные структуры данных (ArrayList, HashSet, TreeMap и др.).
Алгоритмы — статические методы в классе Collections (сортировка, поиск, перемешивание). Полиморфны: работают с любой реализацией подходящего интерфейса.

Также включает интерфейсы и классы Map (ключ/значение), интегрированные с коллекциями.

Интерфейсы коллекций

Интерфейс	Описание
`Collection`	Корень иерархии, работа с группами объектов
`List`	Упорядоченная коллекция, допускает дубликаты
`Set`	Коллекция без дубликатов
`SortedSet`	Set с упорядоченными элементами
`Map`	Отображение уникальных ключей в значения
`Map.Entry`	Элемент map (пара ключ/значение), inner class
`SortedMap`	Map с ключами в порядке возрастания
`Enumeration`	Legacy интерфейс перебора, заменён Iterator

Классы коллекций (реализации)

Класс	Описание
`AbstractCollection`	Базовая реализация Collection
`AbstractList`	Базовая реализация List
`AbstractSequentialList`	Для последовательного доступа
`LinkedList`	Двусвязный список (extends AbstractSequentialList)
`ArrayList`	Динамический массив (extends AbstractList)
`AbstractSet`	Базовая реализация Set
`HashSet`	Set на хеш-таблице (extends AbstractSet)
`LinkedHashSet`	HashSet + порядок вставки
`TreeSet`	Set в дереве (красно-чёрное), отсортирован
`AbstractMap`	Базовая реализация Map
`HashMap`	Map на хеш-таблице
`TreeMap`	Map в дереве, ключи отсортированы
`WeakHashMap`	Хеш-таблица со слабыми ключами
`LinkedHashMap`	HashMap + порядок вставки
`IdentityHashMap`	Сравнение по ссылке (==), не equals()

Скелетные классы (Abstract*) минимизируют усилия при создании своих коллекций.

Legacy классы (java.util)

Класс	Описание
`Vector`	Динамический массив, синхронизирован
`Stack`	LIFO стек, наследник Vector
`Dictionary`	Абстрактный ключ/значение, аналог Map
`Hashtable`	Синхронизированная реализация Dictionary
`Properties`	Hashtable для строковых ключей/значений
`BitSet`	Массив бит, динамический размер

Алгоритмы коллекций

Статические методы класса Collections: сортировка (sort), поиск (binarySearch), перемешивание (shuffle), минимум/максимум, заполнение, копирование и др. Могут бросать ClassCastException или UnsupportedOperationException.

Константы: EMPTY_SET, EMPTY_LIST, EMPTY_MAP — неизменяемые пустые коллекции.

Итераторы (Iterator / ListIterator)

Iterator — однопроходный обход с возможностью удаления. ListIterator — двунаправленный для List, позволяет модифицировать элементы.

Компараторы (Comparator)

Интерфейс для определения порядка сортировки в TreeSet, TreeMap. Позволяет сортировать одну коллекцию разными способами и сортировать классы, которые нельзя менять.

Итог

Collections Framework даёт готовые структуры данных и алгоритмы. Интерфейсы в java.util декларируют операции, классы — реализуют. Используйте интерфейсы для типов переменных для гибкости.

Структуры данных в Java: основные классы и Collections Framework Дженерики в Java: упрощение сортировки и повышение типобезопасности

java