Java集合框架常用API有哪些？List、Set、Map方法大全

前言

1. 本文主要介绍 java 标准库中 java.util 包下的集合框架，不涉及 java.util.concurrent（juc）包中的并发集合类。

2. 文章侧重于常用集合类及其常用 api 的整理与总结，旨在为日常开发提供查阅参考，不涉及底层原理或面试相关问题的深入探讨。

集合框架概述

图 1：java 集合框架结构图（图源自 java guide）

java 中的集合（也称为容器）框架主要由两大核心接口组成：

• collection 接口：用于存储单个元素的集合，常见的子接口包括 list、set 和 queue；
• map 接口：用于存储键值对形式的数据。

其中，collection 是最基础的集合接口，根据元素的组织方式又衍生出以下三种常用子接口：

list

• 元素有序、可重复，支持通过索引访问。
• 常见实现类：arraylist、linkedlist、vector。

set

• 元素无序、不可重复，适用于去重场景。
• 常见实现类：hashset、linkedhashset、treeset。
• 派生子接口：sortedset（如 treeset），用于提供有序集合支持。

queue

• 用于队列结构，强调元素的处理顺序。
• 常见实现类：linkedlist、priorityqueue、arraydeque。
• 派生子接口：deque（双端队列接口），支持从两端插入和删除元素。

而 map 接口则用于保存键值对（key-value）结构的数据：

• 常见实现类：hashmap、linkedhashmap、treemap、hashtable。
• 派生子接口：sortedmap（如 treemap），用于维护键的有序性。

注：集合框架中的一些接口（如 sortedset、deque、sortedmap）并不常在项目中直接使用，但它们是一些重要实现类（如 treeset、arraydeque、treemap）的核心接口，理解这些结构有助于掌握集合的使用与底层行为。

list 接口常用 api

list 接口表示有序、可重复的元素集合，支持通过索引访问元素。

常见实现类有：

• arraylist：基于动态数组实现，支持快速随机访问，但在数组中间插入或删除元素时性能较差。
• linkedlist：基于双向链表实现，在两端插入和删除元素较快，但随机访问元素需要从头或尾遍历，性能较低。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
add(e e)	向列表尾部添加元素	boolean	arraylist: o(1) 均摊；linkedlist: o(1)
add(int index, e e)	在指定位置插入元素	void	o(n)
get(int index)	获取指定索引位置的元素	e	arraylist: o(1)；linkedlist: o(n)
set(int index, e e)	替换指定索引位置的元素	e	arraylist: o(1)；linkedlist: o(n)
remove(int index)	移除指定索引处的元素	e	o(n)
remove(object o)	移除首次出现的指定元素	boolean	o(n)
contains(object o)	判断是否包含指定元素	boolean	o(n)
indexof(object o)	返回首次出现的索引	int	o(n)
lastindexof(object o)	返回最后一次出现的索引	int	o(n)
size()	返回列表中的元素个数	int	o(1)
isempty()	判断列表是否为空	boolean	o(1)
clear()	清空所有元素	void	o(n)
toarray()	转为数组	object[]	o(n)

set 接口常用 api

set 接口表示不允许包含重复元素的集合，主要用于保证元素的唯一性。

常见实现类有：

• hashset：基于哈希表实现，支持快速插入、删除和查找，元素无序。
• linkedhashset：继承自 hashset，使用链表维护元素插入顺序，迭代顺序稳定。
• treeset：基于红黑树实现，元素有序，支持排序操作。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
add(e e)	添加元素	boolean	o(1) 均摊
remove(object o)	移除指定元素	boolean	o(1) 均摊
contains(object o)	判断是否包含指定元素	boolean	o(1) 均摊
size()	返回集合中的元素个数	int	o(1)
isempty()	判断集合是否为空	boolean	o(1)
clear()	清空所有元素	void	o(n)
iterator()	返回迭代器	iterator<e>	o(1)
toarray()	转为数组	object[]	o(n)

注：treeset 也是 set 接口的实现类，时间复杂度的分析将在 sortedset 部分介绍。

queue 接口常用 api

queue 接口表示一个**先进先出（fifo）**的集合，常用于按队列方式管理元素。

常见实现类有：

• linkedlist：基于双向链表实现，既可作为队列，也可作为栈或双端队列。
• arraydeque：基于可变数组实现的双端队列，性能优于 linkedlist。
• priorityqueue：基于最小堆实现的优先级队列，元素按优先级出队（非 fifo）。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
add(e e)	添加元素（失败抛异常）	boolean	o(1)
offer(e e)	添加元素（失败返回 false）	boolean	o(1)
remove()	移除并返回队头元素（队空抛异常）	e	o(1)
poll()	移除并返回队头元素（队空返回 null）	e	o(1)
element()	查看队头元素（队空抛异常）	e	o(1)
peek()	查看队头元素（队空返回 null）	e	o(1)
isempty()	判断队列是否为空	boolean	o(1)
size()	返回队列中元素个数	int	o(1)
clear()	清空队列所有元素	void	o(n)

注：priorityqueue 也实现了 queue 接口，但其底层为最小堆，相关操作如 add、offer、poll、peek 的时间复杂度均为 o(log n)。

map 接口常用 api

map 接口用于存储键值对（key-value），每个 key 对应一个 value，且 key 不允许重复。常用于查找、映射和数据缓存等场景。

常见实现类包括：

• hashmap：基于哈希表实现，支持快速查找、插入、删除，key 无序。
• linkedhashmap：继承自 hashmap，使用链表维护插入顺序，迭代顺序稳定。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
put(k key, v value)	添加或更新键值对	v	o(1) 均摊
get(object key)	获取指定 key 对应的 value	v	o(1) 均摊
remove(object key)	移除指定 key 的映射关系	v	o(1) 均摊
containskey(object key)	判断是否包含指定 key	boolean	o(1) 均摊
containsvalue(object v)	判断是否包含指定 value	boolean	o(n)
size()	返回映射关系对数（键值对个数）	int	o(1)
isempty()	判断是否为空	boolean	o(1)
clear()	清空所有键值对	void	o(n)
keyset()	返回所有 key 的集合	set<k>	o(n)
values()	返回所有 value 的集合	collection<v>	o(n)
entryset()	返回所有键值对的集合	set<map.entry<k,v>>	o(n)

注：treemap 也是 map 接口的实现类，但由于其基于红黑树，时间复杂度不同，详见 sortedmap 部分分析。

sortedset 接口常用 api

sortedset 接口是 set 的子接口，表示可排序的集合，其元素按照自然顺序或指定的比较器进行排序，常用于需要有序访问元素的场景。

常见实现类：

• treeset：基于红黑树实现，元素自动排序，支持范围查询。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
add(e e)	添加元素	boolean	o(log n)
remove(object o)	移除指定元素	boolean	o(log n)
contains(object o)	判断是否包含指定元素	boolean	o(log n)
first()	返回集合中第一个（最小）元素	e	o(log n)
last()	返回集合中最后一个（最大）元素	e	o(log n)
headset(e toelement)	返回严格小于指定元素的子集	sortedset	o(log n)
tailset(e fromelement)	返回大于等于指定元素的子集	sortedset	o(log n)
subset(e from, e to)	返回范围 [from, to) 的子集	sortedset	o(log n)
size()	返回元素个数	int	o(1)
isempty()	判断集合是否为空	boolean	o(1)
clear()	清空所有元素	void	o(n)
iterator()	返回按升序排列的迭代器	iterator<e>	o(1)

deque 接口常用 api

deque（double ended queue）接口表示双端队列，支持从队列两端插入和删除元素。它同时具备栈和队列的功能，是栈 (stack) 和队列 (queue) 的统一抽象。

常见实现类：

• arraydeque：基于可变数组实现，性能优良，推荐优先使用。
• linkedlist：基于双向链表实现，功能丰富，但性能略逊。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
addfirst(e e)	从队头添加元素	void	o(1)
addlast(e e)	从队尾添加元素	void	o(1)
removefirst()	移除并返回队头元素	e	o(1)
removelast()	移除并返回队尾元素	e	o(1)
getfirst()	获取但不移除队头元素	e	o(1)
getlast()	获取但不移除队尾元素	e	o(1)
offerfirst(e e)	从队头插入元素（推荐，带返回值）	boolean	o(1)
offerlast(e e)	从队尾插入元素（推荐，带返回值）	boolean	o(1)
pollfirst()	移除并返回队头元素（为空返回 null）	e	o(1)
polllast()	移除并返回队尾元素（为空返回 null）	e	o(1)
peekfirst()	获取但不移除队头元素（为空返回 null）	e	o(1)
peeklast()	获取但不移除队尾元素（为空返回 null）	e	o(1)
isempty()	判断是否为空	boolean	o(1)
size()	返回元素个数	int	o(1)
clear()	清空所有元素	void	o(n)

注：建议优先使用 offerxxx、pollxxx、peekxxx 这些方法，它们在队列为空或满时不会抛异常，更安全。

sortedmap 接口常用 api

sortedmap 接口继承自 map，表示按键排序的映射表，常见实现类为 treemap。

常用方法汇总

方法名	说明	返回值	时间复杂度
comparator()	返回用于排序的比较器，若为自然顺序则返回 null	comparator<? super k>	o(1)
firstkey()	返回键的第一个（最低）元素	k	o(log n)
lastkey()	返回键的最后一个（最高）元素	k	o(log n)
submap(k fromkey, k tokey)	返回指定键范围的子映射	sortedmap<k,v>	o(log n)
headmap(k tokey)	返回小于 tokey 的键的子映射	sortedmap<k,v>	o(log n)
tailmap(k fromkey)	返回大于等于 fromkey 的键的子映射	sortedmap<k,v>	o(log n)

总结

以上为个人经验，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持代码网。