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title: "00-容器选型总对比"
created: 2026-09-01
tags:
  - Java
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# 容器选型总对比

> [!note] 定位说明
> 本篇是 02-Java容器 的收官对比篇：把四大系列散落各篇的选型知识收拢成"一张总表 + 一张复杂度表 + 一套线程安全方案"。速查用本篇，深读回各系列（[[00-List总览|List]] / [[00-Set总览|Set]] / [[00-Queue和Deque总览|Queue]] / [[00-Map总览|Map]]）。

## 一、两大体系全景

```mermaid
graph LR
    subgraph Collection["Collection（单值）"]
        L["List<br/>有序可重复"]
        S["Set<br/>唯一"]
        Q["Queue/Deque<br/>队列/双端"]
    end
    M["Map（键值对）<br/>键唯一值可重复"]
    ROOT["Iterable"]
    ROOT --> Collection
    ROOT -.->|"独立体系（不是 Collection）"| M
    L --> AL["ArrayList（默认）"] & LL["LinkedList"] & V["Vector（遗留）"]
    S --> HS["HashSet（默认）"] & LHS["LinkedHashSet（保序）"] & TS["TreeSet（排序）"]
    Q --> PQ["PriorityQueue（堆）"]
    Q --> AD["ArrayDeque（双端/栈）"]
    M --> HM["HashMap（默认）"] & LHM["LinkedHashMap（LRU）"] & TM["TreeMap（排序）"]
```

一句话框架：**Collection 家族"装单个元素"，Map 家族"装键值对"**；`Map` 不是 `Collection` 的子接口，它是平行的另一棵树（但 `values()` 返回 Collection、`keySet()` 返回 Set，两者互通）。

## 二、常用实现一张总表

| 实现类 | 所属族 | 底层结构 | 顺序 | 去重/键判定 | null 支持 | 平均复杂度 | 一句话定位 |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| ArrayList | List | 动态数组 | 插入序 | 可重复 | ✅ | 查 O(1) 改 O(n) | **默认 List** |
| LinkedList | List+Deque | 双向链表 | 插入序 | 可重复 | ✅ | 头尾 O(1) 查 O(n) | 头尾操作/当队列栈（但栈首选 ArrayDeque） |
| Vector | List | 动态数组+方法锁 | 插入序 | 可重复 | ✅ | 查 O(1) 锁开销大 | **遗留，不用** |
| HashSet | Set | 哈希表（HashMap） | 无序 | hashCode+equals | 1 个 null | O(1) | **默认 Set** |
| LinkedHashSet | Set | 哈希表+双向链表 | 插入序 | 同 HashSet | 1 个 null | O(1) 微开销 | 去重且保序 |
| TreeSet | Set | 红黑树（TreeMap） | 排序 | compareTo/compare==0 | ❌ | O(log n) | 排序+范围查询 |
| ArrayDeque | Deque | 循环数组 | 无序 | — | ❌ | 头尾均摊 O(1) | **栈/双端首选** |
| PriorityQueue | Queue | 二叉最小堆 | 优先级出队 | 可重复 | ❌ | O(log n) | Top K/调度 |
| HashMap | Map | 数组+链表+红黑树 | 无序 | hashCode+equals | 1 null 键 | O(1) | **默认 Map** |
| LinkedHashMap | Map | 哈希表+双向链表 | 插入/访问序 | 同 HashMap | 1 null 键 | O(1) 微开销 | LRU 现成地基 |
| TreeMap | Map | 红黑树 | 键排序 | compareTo==0 | ❌ null 键 | O(log n) | 排序映射+范围查询 |
| Hashtable | Map | 哈希表+方法锁 | 无序 | 同 HashMap | ❌ | O(1) 锁开销大 | **遗留，用 ConcurrentHashMap** |

## 三、复杂度速查

| 操作 | ArrayList | LinkedList | HashSet/HashMap | TreeSet/TreeMap | ArrayDeque | PriorityQueue |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| 随机访问 | O(1) | O(n) | — | O(log n) | — | — |
| 头部插/删 | O(n) | O(1) | — | — | O(1) | — |
| 尾部插/删 | O(1) 均摊 | O(1) | — | — | O(1) | O(log n) offer |
| 按内容查找 | O(n) | O(n) | O(1) | O(log n) | O(n) | O(n) |
| 插入（中间） | O(n) | O(n)（定位 O(n) + 改指针 O(1)） | — | — | — | — |
| 取最值 | O(n) | O(n) | — | O(log n)（first/last 是 O(1)？核对点：TreeMap firstKey 走最左节点，O(log n)） | — | O(1) peek |

## 四、线程安全方案对照

| 方案 | 原理 | 代价 | 适用 |
| --- | --- | --- | --- |
| `Vector` / `Hashtable` | 方法级 `synchronized`（遗留） | 粗粒度锁，读读互斥 | 只剩旧代码兼容 |
| `Collections.synchronizedXxx()` | 包装器，同粗粒度锁 | 与 Vector 相当 | 任意容器快速加锁，语义清晰 |
| `CopyOnWriteArrayList` | 写时复制新数组 | 写贵（复制全量），读完全无锁 | **读多写极少**（监听器列表、配置缓存） |
| `ConcurrentHashMap` | JDK 8：CAS + synchronized 锁单桶 | 细粒度，并发度高 | **并发 Map 唯一正解** |
| `ConcurrentLinkedQueue` | 无锁 CAS 链表 | 无阻塞 | 高并发无界队列 |
| `BlockingQueue` 家族 | 锁 + 条件阻塞 | 阻塞语义 | 生产者-消费者（`ArrayBlockingQueue`/`LinkedBlockingQueue`） |

> 记忆主线：**遗留类（Vector/Hashtable/Stack）三兄弟全部淘汰**；替代思路都是"把锁变小"——要么锁单个桶（ConcurrentHashMap），要么干脆不锁靠复制（CopyOnWriteArrayList），要么无锁 CAS。阻塞与并发细节等 03-Java并发 分区展开。

## 五、选型三问（收束）

1. **装什么形态？** 单值 → Collection 三族；键值对 → Map 三族。
2. **要什么顺序？** 无所谓 → HashSet/HashMap（默认）；保插入序 → Linked 系；要排序/范围 → Tree 系。
3. **什么环境？** 单线程 → 上面的默认答案；多线程 → 第四节并发方案，且细节留给并发分区。

高频翻车点都记在对应系列总览里：`remove` 重载歧义与 `Arrays.asList` 定长坑见 [[00-List总览|00-List总览]]，`retainAll` 就地修改见 [[00-Set总览|00-Set总览]]，`merge`/`getOrDefault` 套路见 [[00-Map总览|00-Map总览]]。

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