Java Collections Framework là gì?

Question

Accepted Answer

**Collections Framework** là tập hợp thống nhất các interface và class của Java để lưu trữ và thao tác với nhóm object — `List`, `Set`, `Map`, `Queue` cùng các implementation của chúng. Nó cung cấp sẵn các cấu trúc dữ liệu đã được kiểm thử kỹ nên bạn hiếm khi phải tự xây dựng. ## Các interface cốt lõi ```text Collection ├── List — có thứ tự, cho phép trùng lặp, truy cập theo index ├── Set — không trùng lặp, mô hình hóa tính duy nhất └── Queue — thứ tự FIFO/ưu tiên để xử lý Map (hệ phân cấp riêng) — cặp key→value ``` ## List — có thứ tự, theo index, cho phép trùng lặp ```java List list = new ArrayList<>(); // dựa trên mảng — truy cập ngẫu nhiên nhanh list.add("a"); list.get(0); // truy cập theo index — O(1) list.contains("a"); // tìm kiếm O(n) // LinkedList — thêm/xóa ở hai đầu nhanh, truy cập ngẫu nhiên O(n) ``` `ArrayList` (dựa trên mảng, đánh index nhanh) là lựa chọn mặc định; `LinkedList` phù hợp khi chèn nhiều ở đầu/cuối. ## Set — phần tử duy nhất ```java Set set = new HashSet<>(); // add/contains O(1), KHÔNG có thứ tự set.add("a"); set.add("a"); // bị bỏ qua — không cho phép trùng lặp set.contains("a"); // O(1) — tuyệt vời để kiểm tra thành viên // TreeSet — sắp xếp theo thứ tự; LinkedHashSet — thứ tự chèn ``` `HashSet` cho kiểm tra tính duy nhất O(1); `TreeSet` giữ các phần tử được sắp xếp. ## Map — tra cứu key-value ```java Map map = new HashMap<>(); // get/put O(1), không có thứ tự map.put("age", 30); map.get("age"); // 30 map.getOrDefault("x", 0); // truy cập an toàn với giá trị mặc định map.computeIfAbsent("list", k -> new ArrayList<>()); // tiện cho việc nhóm // TreeMap — sắp xếp theo key; LinkedHashMap — thứ tự chèn ``` `HashMap` là công cụ chủ lực để tra cứu theo key với độ phức tạp O(1). ## Chọn implementation phù hợp ```text Cần có thứ tự + index + trùng lặp → ArrayList Cần tính duy nhất, tra cứu nhanh → HashSet Cần key→value, tra cứu nhanh → HashMap Cần thứ tự sắp xếp → TreeSet / TreeMap Cần xử lý FIFO → ArrayDeque / LinkedList (Queue) Cần thread-safe → ConcurrentHashMap, v.v. ``` ## Big-O quan trọng ```text ArrayList: get O(1), add-cuối O(1), contains/remove O(n) HashMap/HashSet: get/put/contains O(1) trung bình TreeMap/TreeSet: O(log n) (có sắp xếp) LinkedList: add/remove ở hai đầu O(1), get O(n) ``` ## Tại sao điều này quan trọng Collections Framework là một trong những phần được dùng nhiều nhất của Java — gần như mọi chương trình đều lưu trữ và xử lý nhóm dữ liệu bằng nó. Chọn đúng collection là một kỹ năng then chốt ảnh hưởng trực tiếp đến tính đúng đắn và hiệu năng: `ArrayList` cho dữ liệu có thứ tự theo index, `HashSet` cho tính duy nhất, `HashMap` cho tra cứu key nhanh, và các biến thể có sắp xếp/concurrent khi cần. Hiểu các interface (List/Set/Map/Queue), các implementation của chúng, và đặc biệt là **đặc điểm hiệu năng** (tra cứu HashMap O(1) so với tìm kiếm list O(n)) giúp bạn chọn được cấu trúc phù hợp thay vì mặc định dùng sai (một nguyên nhân phổ biến gây code chậm). Đây là kiến thức nền tảng và thực tiễn cho công việc Java hằng ngày.