一、为什么 Java 集合要细分这么多类型？
1. 核心底层数据结构不同，性能差异巨大
不同集合底层基于数组、链表、红黑树、哈希表、跳表实现，增删改查时间复杂度天差地别：
- 数组：随机查询快，中间插入删除慢；
- 链表：头尾增删快，随机查询慢；
- 哈希表：读写接近 O (1)，无序；
- 红黑树：有序，查找 O (logn)，插入删除平衡；
- 跳表：有序并发安全，性能均衡。
2. 特性需求不同（五大核心维度区分）
3. 业务场景多样化
业务需求千差万别：
- 单纯存有序可重复数据 → List
- 去重存储数据 → Set
- 键值映射、缓存、查找 → Map
- 队列、栈、任务排队 → Queue/Deque
如果只提供一种集合，会出现性能浪费、功能缺失、并发异常等问题，细分是性能、功能、安全三者权衡的结果。
二、Java 集合整体架构
集合分为两大根接口：
- List：有序、可重复
- Set：不可重复
- Queue/Deque：队列、双端队列
第一部分：List 系列（有序、可重复、支持索引）
通用特点
1. ArrayList
底层
动态数组（Object []），初始容量 10，扩容 1.5 倍。
时间复杂度
- 查询 get(i)：O (1)（数组随机访问极强）
- 尾部新增：O (1)（无扩容）；扩容 O (n)
- 中间 / 头部插入、删除：O (n)（需要数组拷贝移位）
线程安全
非线程安全，多线程读写会并发异常。
适用场景（最常用）
不适合
频繁在集合头部、中间插入 / 删除；超大集合频繁扩容。
2. LinkedList
底层
双向链表，不支持数组随机访问，无扩容概念。
时间复杂度
- 查询 get(i)：O (n)（需要从头 / 尾遍历找节点）
- 头尾增删：O (1)
- 中间增删：O (n)（需要先遍历定位节点）
额外功能
实现 Deque 接口，可当队列、栈、双端队列使用。
线程安全
非线程安全。
适用场景
不适合
大量随机索引查询（循环 get 会极度缓慢）。
3. Vector
底层
动态数组，初始容量 10，扩容 2 倍。
核心特点
所有方法加synchronized同步锁，线程安全；性能极差。
适用场景
老旧遗留项目兼容，新项目完全不推荐，并发场景用 CopyOnWriteArrayList 替代。
4. Stack（Vector 子类，废弃）
基于 Vector 实现栈，push/pop/peek，同步锁性能差。
替代方案
Deque 接口实现类（ArrayDeque）官方推荐做栈。
5. CopyOnWriteArrayList
底层
数组，写时复制机制：修改元素时复制一份新数组操作，完成替换原数组；读不加锁。
特点
- 读极快，写极慢；
- 线程安全；
- 遍历不会并发修改异常；
适用场景
读多写极少的并发场景：配置缓存、白名单、常量列表；
不适合
高频增删改场景，每次写复制数组内存开销巨大。
第二部分：Set 系列（不可重复，无索引）
通用特点
元素唯一，自动去重；没有索引，不能通过下标取值；判断重复依靠 equals() + hashCode()。
1. HashSet
底层
哈希表（数组 + 链表 + 红黑树），基于 HashMap 实现，元素存到 Map 的 key。
特性
线程安全
非线程安全。
适用场景
2. LinkedHashSet
底层
哈希表 + 双向链表（继承 HashSet，基于 LinkedHashMap）。
特性
适用场景
3. TreeSet
底层
红黑树（基于 TreeMap）。
特性
适用场景
4. CopyOnWriteArraySet
底层
封装 CopyOnWriteArrayList 实现。
特性
线程安全，读快写慢，有序，元素可重复？底层自动去重。
适用场景
并发环境下读多写少、需要去重的有序集合；极少使用。
5. ConcurrentSkipListSet
底层
跳表，并发安全有序 Set。
特性
多线程并发读写性能远优于 TreeSet，自动排序；
适用场景
高并发下需要有序、去重的数据存储；分布式本地有序计数器。
第三部分：Queue / Deque 队列、双端队列（存取有规则）
Queue：单向队列，先进先出 FIFO； Deque：双端队列，可头尾操作，可做栈 LIFO。
1. ArrayDeque（最推荐队列 / 栈）
底层
循环数组，无容量限制自动扩容。
特性
适用场景
2. LinkedList（充当 Queue/Deque）
双向链表实现队列，头尾操作 O (1)，随机查询慢。
适用场景
队列数据频繁扩容、长度波动极大，不适合 ArrayDeque；极少使用。
3. PriorityQueue 优先队列
底层
最小堆（数组实现二叉堆）。
特性
适用场景
4. 并发阻塞队列（java.util.concurrent，多线程生产者消费者）
(1) ArrayBlockingQueue
底层固定长度数组，有界阻塞队列；必须指定容量。 适用：生产消费速度可控，防止无限堆积，线程池任务队列。
(2) LinkedBlockingQueue
单向链表，无界 / 有界可选，读写两把锁，并发性能高于 ArrayBlockingQueue； 适用：线程池默认队列、通用生产者消费者。
(3) SynchronousQueue
不存储元素，插入操作必须等待对应删除操作，直接交付； 适用：任务必须立刻处理，无缓冲，Executors.newCachedThreadPool 使用。
(4) DelayQueue
延迟阻塞队列，元素实现 Delayed 接口，到期才能取出； 适用：定时任务、超时订单、缓存过期清理。
(5) ConcurrentLinkedQueue / ConcurrentLinkedDeque
无锁并发队列，基于 CAS，非阻塞；高并发读写性能极高； 适用：高并发消息排队，不需要阻塞等待。
第四部分：Map 键值对集合（Key 唯一，存储映射关系）
通用特点
存储 key-value 键值对；key 不可重复，value 可重复；key 重复会覆盖旧 value。
1. HashMap（日常最常用）
底层
哈希表：数组 + 链表 + 红黑树，JDK8 优化，链表长度≥8 转红黑树。
特性
适用场景
2. LinkedHashMap
底层
哈希表 + 双向链表。
特性
适用场景
3. TreeMap
底层
红黑树。
特性
适用场景
4. Hashtable（淘汰）
特性
全方法 synchronized 同步，线程安全；key 和 value 都不允许 null；性能极差。 新项目禁用，并发用 ConcurrentHashMap。
5. ConcurrentHashMap（高并发首选 Map）
底层
JDK7 分段锁、JDK8 CAS + 同步锁 + 红黑树；
特性
适用场景
多线程环境下的键值缓存：全局配置、多线程共享映射、本地并发计数器。
6. Properties
继承 Hashtable，专门存储字符串键值对，支持读写 properties 配置文件。 适用：读取项目配置文件（数据库配置、常量配置）。
7. ConcurrentSkipListMap
底层跳表，并发安全、key 自动排序； 适用：高并发下需要有序键值映射，替代 TreeMap 并发场景。
三、各集合选型速查表（业务直接对照）
单列集合 Collection
表格
| 单线程，查询遍历多，有序可重复 | ArrayList | LinkedList |
| 频繁头尾增删，很少索引查询 | LinkedList / ArrayDeque | ArrayList |
| 多线程读多写少，有序列表 | CopyOnWriteArrayList | Vector |
| 数据去重，不要求顺序 | HashSet | TreeSet |
| 数据去重，保留插入顺序 | LinkedHashSet | TreeSet |
| 数据去重，自动排序、区间查询 | TreeSet | HashSet |
| 栈、普通 FIFO 队列 | ArrayDeque | Stack、LinkedList |
| 任务按优先级执行 | PriorityQueue | ArrayDeque |
| 多线程生产者消费者阻塞队列 | ArrayBlockingQueue / LinkedBlockingQueue | LinkedList |
| 高并发无锁消息队列 | ConcurrentLinkedQueue | ArrayBlockingQueue |
双列集合 Map
表格
| 单线程键值缓存，追求性能 | HashMap |
| 键值需要插入顺序 / LRU 缓存 | LinkedHashMap |
| key 自动排序、区间查询 | TreeMap |
| 多线程并发读写映射缓存 | ConcurrentHashMap |
| 读取 properties 配置文件 | Properties |
| 高并发 + key 有序 | ConcurrentSkipListMap |
