Maîtriser les Collections Java : Guide complet des structures de données efficaces

Avant Java 2, Java fournissait des classes ad hoc (Dictionary, Vector, Stack, Properties) pour stocker/manipuler des groupes d'objets. Utiles mais sans thème unificateur central.

Le Collections Framework a été conçu pour :

• Haute performance (implémentations efficaces : tableaux dynamiques, listes chaînées, arbres, tables de hachage)
• Interopérabilité : collections travaillant de manière similaire
• Extensibilité : adapter/étendre facilement une collection

Architecture unifiée autour d'interfaces standards. Implémentations fournies (LinkedList, HashSet, TreeSet, etc.) utilisables telles quelles ou personnalisables.

Un framework de collections contient :

• Interfaces : types de données abstraits représentant les collections. Manipulation indépendante de la représentation. Hiérarchie d'interfaces.
• Implémentations (Classes) : implémentations concrètes des interfaces. Structures de données réutilisables.
• Algorithmes : méthodes utiles (tri, recherche) sur objets implémentant les interfaces. Polymorphes : même méthode sur différentes implémentations.

Le framework définit aussi des interfaces/classes Map (paires clé/valeur). Bien que non "collections" au sens strict, elles sont pleinement intégrées.

Interfaces de collection

Interface	Description
Collection	Racine de la hiérarchie. Groupes d'objets.
List	Étend Collection. Collection ordonnée, doublons autorisés.
Set	Étend Collection. Ensemble sans doublons.
SortedSet	Étend Set. Ensemble trié.
Map	Associe clés uniques à valeurs.
Map.Entry	Élément (paire clé/valeur) dans une Map. Classe interne.
SortedMap	Étend Map. Clés maintenues triées.
Enumeration	Legacy. Remplacée par Iterator.

Classes de collection standards

Classe	Description
AbstractCollection	Implémente la plupart de Collection
AbstractList	Étend AbstractCollection, implémente List
AbstractSequentialList	Pour accès séquentiel (vs aléatoire)
LinkedList	Liste chaînée (extends AbstractSequentialList)
ArrayList	Tableau dynamique (extends AbstractList)
AbstractSet	Implémente Set
HashSet	Set basé sur table de hachage (extends AbstractSet)
LinkedHashSet	HashSet + ordre d'insertion
TreeSet	Set basé sur arbre (extends AbstractSet)
AbstractMap	Implémente Map
HashMap	Map basée sur table de hachage
TreeMap	Map basée sur arbre
WeakHashMap	Map avec clés faibles (GC)
LinkedHashMap	HashMap + ordre d'insertion
IdentityHashMap	Égalité par référence (==)

Classes abstraites squelettes : AbstractCollection, AbstractSet, AbstractList, AbstractSequentialList, AbstractMap — minimisent l'effort d'implémentation.

Classes legacy (java.util)

Classe	Description
Vector	Tableau dynamique, synchronisé (diffère d'ArrayList)
Stack	Sous-classe de Vector, pile LIFO standard
Dictionary	Abstraite, clé/valeur, comme Map
Hashtable	Implémentation concrète de Dictionary, synchronisée
Properties	Sous-classe Hashtable, clés/valeurs String
BitSet	Tableau de bits redimensionnable

Algorithmes de collection

Méthodes statiques dans la classe Collections. Peuvent lever ClassCastException (types incomparables) ou UnsupportedOperationException (collection non modifiable).

Constantes immuables : EMPTY_SET, EMPTY_LIST, EMPTY_MAP.

Utiliser un Iterator

Pour parcourir une collection. Iterator : parcours avant, suppression. ListIterator : bidirectionnel + modification éléments.

Utiliser un Comparator

TreeSet et TreeMap stockent trié. Le Comparator définit l'ordre de tri. Permet de trier une collection de multiples façons, même des classes non modifiables.

Résumé

• Accès à des structures de données préconstruites et algorithmes
• Une collection tient des références vers d'autres objets
• Interfaces déclarent les opérations par type de collection
• Classes et interfaces dans java.util