Java 泛型与集合框架

学习目标：根据语义选择 List、Set、Map，理解泛型约束与对象相等规则。

1. 三类常用集合

类型	适合场景	常见实现
`List`	有顺序、可重复	`ArrayList`
`Set`	元素唯一	`HashSet`、`LinkedHashSet`
`Map`	键到值的查找	`HashMap`、`LinkedHashMap`

import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = List.of("甲", "乙");
        Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();
        for (String name : names) counts.merge(name, 1, Integer::sum);
        System.out.println(counts.getOrDefault("甲", 0));
    }
}

List.of 返回不可修改的集合；不能 add，也不接受 null。HashMap 不保证遍历顺序，若顺序有业务含义，明确选择 LinkedHashMap 或排序后的视图。

2. `equals` 与 `hashCode`

相等对象必须有相同哈希值。若自定义对象作为 HashSet 元素或 HashMap 键，需要一致地实现 equals 与 hashCode。放入后不要修改参与哈希计算的字段，否则可能再也找不到该键。不可变 record 常适合值对象。

3. 泛型与通配符

List<String> 不是 List<Object> 的子类型；否则有人可向字符串列表写入整数。通配符处理方向不同：

List<? extends Number>：适合从列表读取 Number；通常不能向其添加新数字。
List<? super Integer>：适合写入 Integer；读取时只能安全地看作 Object。

可用“生产者用 extends，消费者用 super”辅助记忆，但以实际方法签名为准。泛型主要在编译期保证类型安全；运行时的类型擦除限制了 new T() 和直接判断 instanceof List<String> 等写法。

易错点：不要把 `HashMap` 当作线程安全容器；并发读写要用适当同步策略或 `ConcurrentHashMap`，并理解复合操作的原子性。

自测

需要按插入顺序输出去重元素，应选什么？LinkedHashSet。
为什么重写 equals 时通常必须重写 hashCode？散列表依赖两者一致性。

4. 选集合还要看操作成本

ArrayList 适合按索引访问和尾部追加；中间插入/删除可能移动大量元素。HashSet 与 HashMap 适合按哈希查找，但迭代顺序未定义；LinkedHashSet、LinkedHashMap 保留插入顺序，TreeSet、TreeMap 按比较器排序。不要把平均复杂度当作绝对保证，元素数量、哈希质量和内存开销也重要。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

class CountWords {
    static Map<String, Integer> count(Iterable<String> words) {
        Map<String, Integer> result = new HashMap<>();
        for (String word : words) result.merge(word, 1, Integer::sum);
        return result;
    }
}

修改作为 map 键的对象会破坏查找预期，因为插入时和查找时的哈希值可能不同。值对象最好不可变；若使用 record，确认其组成字段本身的相等语义符合业务需求。

5. 泛型的编译期能力与限制

泛型保证 List<String> 取出的是 String，但运行时类型擦除使 List<String> 与 List<Integer> 的原始类相同。不能直接 new T()，也不能写 instanceof List<String>。通配符适用于 API 边界：只读入数字用 List<? extends Number>；向容器写入整数用 List<? super Integer>。

练习：实现从 List<? extends Number> 求和的方法，再实现向 List<? super Integer> 写入 1 到 3 的方法，解释读取结果为何只能安全看成 Object。

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