Java 按照添加顺序的集合详解

在 Java 中，若需要按照添加顺序存储和操作元素，有以下几种数据结构可供选择。这些结构在保留元素插入顺序的同时提供了不同的功能特性。

1. 使用 `ArrayList`

特点

有序性：ArrayList 会按添加顺序存储元素。
允许重复：可以存储重复的元素。
随机访问：支持快速的按索引访问操作，时间复杂度为 O(1)。
线程不安全：默认情况下非线程安全，需手动同步。

示例

import java.util.ArrayList;public class ArrayListExample {public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Cherry");System.out.println("ArrayList: " + list); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]}
}

2. 使用 `LinkedList`

特点

有序性：LinkedList 按照插入顺序存储元素。
允许重复：支持重复的元素。
高效插入和删除：在头部或尾部插入、删除操作时间复杂度为 O(1)，但随机访问性能较差（时间复杂度 O(n)）。
双向链表实现：支持队列、栈等功能操作。

示例

import java.util.LinkedList;public class LinkedListExample {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> list = new LinkedList<>();list.add("Apple");list.add("Banana");list.add("Cherry");System.out.println("LinkedList: " + list); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]}
}

3. 使用 `LinkedHashSet`

特点

有序性：LinkedHashSet 会按照元素的插入顺序存储。
去重：不允许存储重复元素。
底层实现：基于 HashMap 和双向链表。
适用场景：需要保留插入顺序，同时需要去重的场景。

示例

import java.util.LinkedHashSet;public class LinkedHashSetExample {public static void main(String[] args) {LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();set.add("Apple");set.add("Banana");set.add("Cherry");set.add("Apple"); // 重复元素将被忽略System.out.println("LinkedHashSet: " + set); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]}
}

4. 使用 `LinkedHashMap`

特点

有序性：LinkedHashMap 按照插入顺序存储键值对。
允许重复值：键不能重复，但值可以重复。
快速访问：支持通过键快速访问值（时间复杂度为 O(1)）。
底层实现：基于 HashMap 和双向链表。
适用场景：需要保留键值对的插入顺序。

示例

import java.util.LinkedHashMap;public class LinkedHashMapExample {public static void main(String[] args) {LinkedHashMap<Integer, String> map = new LinkedHashMap<>();map.put(1, "Apple");map.put(2, "Banana");map.put(3, "Cherry");System.out.println("LinkedHashMap: " + map); // 输出: {1=Apple, 2=Banana, 3=Cherry}}
}

5. 使用 `Stream` 收集为有序集合

如果数据来源是无序的，例如 HashSet 或原始数组，Java 的 Stream API 提供了一种方式，将数据按插入顺序转换为有序集合。

示例：收集为 `List`

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.stream.Collectors;public class StreamOrderedExample {public static void main(String[] args) {List<String> list = Arrays.asList("Cherry", "Apple", "Banana");List<String> orderedList = list.stream().collect(Collectors.toList()); // 保持原始顺序System.out.println("Ordered List: " + orderedList); // 输出: [Cherry, Apple, Banana]}
}

示例：收集为 `LinkedHashSet`

import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;public class StreamToOrderedSet {public static void main(String[] args) {List<String> list = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Apple");Set<String> orderedSet = list.stream().collect(Collectors.toCollection(LinkedHashSet::new));System.out.println("Ordered Set: " + orderedSet); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]}
}

6. 各种数据结构的性能对比

数据结构	插入顺序	允许重复	时间复杂度：插入	时间复杂度：查找	时间复杂度：删除	备注
`ArrayList`	保持插入顺序	允许	O(1)（尾部）	O(1)（按索引）	O(n)（中间元素）	适合频繁访问，但插入删除较慢
`LinkedList`	保持插入顺序	允许	O(1)（头/尾）	O(n)（随机访问）	O(1)（头/尾）	插入和删除效率高，适合队列场景
`LinkedHashSet`	保持插入顺序	不允许	O(1)	O(1)	O(1)	适合需要顺序且去重的场景
`LinkedHashMap`	保持插入顺序	键不能重复	O(1)	O(1)	O(1)	适合需要顺序且键值对存储的场景
`Stream`	按数据源的顺序处理	可控	与数据源有关	与数据源有关	与数据源有关	灵活，但主要用于一次性操作