Java 集合框架常用 API 总结

1. ArrayDeque —— 更好用的队列/栈

ArrayDeque 是一个基于数组实现的双端队列，既可以当 队列 也可以当 栈。比 LinkedList 更快更轻量。

常用 API：

• addFirst(e) / addLast(e)：从头/尾添加
• offerFirst(e) / offerLast(e)：和 add 类似，但失败时不会抛异常
• removeFirst() / removeLast()：移除并返回头/尾元素
• pollFirst() / pollLast()：移除并返回头/尾元素，失败返回 null
• peekFirst() / peekLast()：查看头/尾元素但不移除
• push(e) / pop()：栈的用法（压栈/弹栈）

例子：

ArrayDeque<String> deque = new ArrayDeque<>();
deque.addFirst("A");
deque.addLast("B");
deque.push("C"); // 相当于 addFirst

System.out.println(deque); // [C, A, B]

System.out.println(deque.pop());   // C
System.out.println(deque.pollLast()); // B

总结：用 ArrayDeque 替代 Stack 或 LinkedList，性能更好。

2. HashMap —— 最常用的键值对容器

HashMap 是基于哈希表实现的键值对容器，查找、插入、删除 都是 O(1) 平均复杂度。

常用 API：

• put(key, value)：插入或更新

• get(key)：获取值

• containsKey(key) / containsValue(value)：是否包含

• remove(key)：删除

• forEach((k,v) -> {...})：遍历

• 现代 API（很重要！）：

  • computeIfAbsent(key, k -> new ...)
  • computeIfPresent(key, (k,v) -> ...)
  • merge(key, value, (oldVal, newVal) -> ...)
  • getOrDefault(key, defaultValue)

例子：

Map> map = new HashMap<>();

// 如果 key 不存在，就创建一个新的 ArrayList
map.computeIfAbsent("nums", k -> new ArrayList<>()).add(1);
map.computeIfAbsent("nums", k -> new ArrayList<>()).add(2);

System.out.println(map); // {nums=[1, 2]}

// 如果 key 存在，修改它的值
map.computeIfPresent("nums", (k, v) -> {
    v.add(3);
    return v;
});
System.out.println(map); // {nums=[1, 2, 3]}

// 合并值
map.merge("nums", Arrays.asList(4), (oldVal, newVal) -> {
    oldVal.addAll(newVal);
    return oldVal;
});
System.out.println(map); // {nums=[1, 2, 3, 4]}

总结：computeIfAbsent 在处理「一键多值」的场景（比如 Map）特别好用。

3. TreeMap —— 自动排序的 Map

TreeMap 是基于 红黑树 实现的有序 Map，会按照 key 的自然顺序（或自定义 Comparator）排序。

常用 API：

• 和 HashMap 基本一致（put/get/forEach）

• 额外的有序 API：

  • firstKey() / lastKey()：最小/最大 key
  • higherKey(k) / lowerKey(k)：比 k 大/小的最近 key
  • subMap(from, to)：区间子集

例子：

TreeMap treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put(3, "C");
treeMap.put(1, "A");
treeMap.put(2, "B");

System.out.println(treeMap); // {1=A, 2=B, 3=C}
System.out.println(treeMap.firstKey()); // 1
System.out.println(treeMap.higherKey(1)); // 2

总结：当你需要 有序的 Map，首选 TreeMap。

4. HashSet —— 不重复的集合

HashSet 本质上是 HashMap 的一个特殊实现，只存 key，不存 value。
特点是 无序、不可重复。

常用 API：

• add(e)：添加
• remove(e)：删除
• contains(e)：是否存在
• forEach(e -> {...})：遍历

例子：

Set set = new HashSet<>();
set.add("A");
set.add("B");
set.add("A"); // 重复元素不会加入

System.out.println(set); // [A, B]
System.out.println(set.contains("A")); // true

总结：快速去重，首选 HashSet。

5. TreeSet —— 自动排序的 Set

TreeSet 是基于 TreeMap 的有序集合，元素自动排序。

常用 API：

• 和 HashSet 类似（add/remove/contains）

• 排序特有：

  • first() / last()：最小/最大元素
  • higher(e) / lower(e)：比 e 大/小的最近元素
  • subSet(from, to)：区间子集

例子：

TreeSet treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(3);
treeSet.add(1);
treeSet.add(2);

System.out.println(treeSet); // [1, 2, 3]
System.out.println(treeSet.first()); // 1
System.out.println(treeSet.higher(1)); // 2

总结：当你需要 排序+去重 的集合，用 TreeSet。

6. PriorityQueue —— Java 的优先队列

PriorityQueue 是基于 堆（Heap） 实现的优先队列。它的特点是：

• 默认是 小顶堆（最小的元素优先）
• 插入和取出都是 O(logN)

常用 API：

• add(e) / offer(e)：添加元素
• poll()：取出并移除堆顶元素（最小/最大）
• peek()：只查看堆顶元素
• isEmpty()：是否为空

默认行为（小顶堆）

PriorityQueue pq = new PriorityQueue<>();
pq.offer(3);
pq.offer(1);
pq.offer(2);

System.out.println(pq.poll()); // 1
System.out.println(pq.poll()); // 2
System.out.println(pq.poll()); // 3

默认是小顶堆，所以每次 poll() 都取最小的元素。

自定义排序 —— 从根本上理解 Comparator

PriorityQueue、TreeSet、TreeMap 都支持 自定义排序。

关键点是：

• 排序是通过 Comparator 控制的

• Comparator 的本质就是一个函数 (a, b) -> int

  • 返回负数：a 在前
  • 返回 0：相等
  • 返回正数：b 在前

例子 1：大顶堆（最大优先）

PriorityQueue maxHeap = new PriorityQueue<>((a, b) -> b - a);
maxHeap.offer(3);
maxHeap.offer(1);
maxHeap.offer(2);

System.out.println(maxHeap.poll()); // 3
System.out.println(maxHeap.poll()); // 2
System.out.println(maxHeap.poll()); // 1

这里 (a, b) -> b - a 实际上就是 把比较反过来，从而实现大顶堆。

例子 2：字符串长度排序

PriorityQueue pq = new PriorityQueue<>(
    (a, b) -> a.length() - b.length()
);

pq.offer("apple");
pq.offer("pear");
pq.offer("banana");

System.out.println(pq.poll()); // pear (3个字母)
System.out.println(pq.poll()); // apple (5个字母)
System.out.println(pq.poll()); // banana (6个字母)

这里就按照字符串长度来排。

例子 3：TreeSet 自定义排序（避免去重导致的坑）

TreeSet set = new TreeSet<>(
    (a, b) -> {
        int cmp = a.length() - b.length();
        return cmp != 0 ? cmp : a.compareTo(b);
    }
);

set.add("pear");
set.add("apple");
set.add("banana");

System.out.println(set); // [pear, apple, banana]

这里先按照长度排，如果长度相等再按字典序排。
（否则 TreeSet 会认为长度相等的元素就是同一个，导致被“去重”掉）

自定义排序的记忆法

把 Comparator 理解成一句话：

• 想让小的排前面：a - b
• 想让大的排前面：b - a
• 想按某个属性：a.attr - b.attr
• 想多重排序：先比一个，如果相等再比另一个

这样就不会再混淆了

写在最后