Java 基础 02：面向对象、集合框架与泛型（正确用上接口与算法复杂度）

本篇目标：你能为业务对象正确实现 equals/hashCode；能说明 ArrayList/HashMap 常见操作复杂度；能用泛型避免强转；能解释 fail-fast 与「可变对象作 key」的坑。

1. 知识点：接口 / 抽象类 / 组合#

学以致用：价格策略 interface Pricing { Money quote(Order o); }，促销/会员各实现一类，上层只依赖接口。

2. 知识点：equals 与 hashCode 契约（逐项）#

对用作 HashMap/HashSet 元素的类型：

1. 自反：x.equals(x)。
2. 对称：x.equals(y) ⇒ y.equals(x)。
3. 传递：相等关系传递。
4. 一致：不变对象多次比较结果不变。
5. 对 null 返回 false。
6. hashCode 一致：若相等，则 hashCode 必须相同；反之不必。

实践：用 IDE 生成或 Java 16+ record（自动生成 equals/hashCode），并对值字段设置为 final。

反例（必须能讲清）：

import java.util.*;

public class BadKey {
  String name;
  BadKey(String name) { this.name = name; }
  @Override public boolean equals(Object o) {
    return o instanceof BadKey b && Objects.equals(name, b.name);
  }
  @Override public int hashCode() { return Objects.hash(name); }

  public static void main(String[] args) {
    Map<BadKey, String> map = new HashMap<>();
    BadKey k = new BadKey("a");
    map.put(k, "v");
    k.name = "b";
    System.out.println(map.get(k)); // 可能 null：破坏了 hash 桶假设
  }
}

3. 知识点：List 选型#

学以致用：大量随机下标访问 → ArrayList；实现 LRU 常配合 LinkedHashMap 而非盲目 LinkedList。

4. 知识点：Map / Set#

HashMap.get 平均 O(1)；TreeMap 需要 Comparable 或 Comparator。

5. 知识点：迭代与 fail-fast#

List<Integer> xs = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3));
for (Integer x : xs) {
  if (x == 2) xs.remove(x); // ConcurrentModificationException
}

正确姿势：用 Iterator.remove()、removeIf，或收集后再删。

6. 知识点：泛型与 PECS#

PECS：Producer Extends, Consumer Super。

• 只读出 T：List<? extends T>
• 只写入 T：List<? super T>

学以致用：工具方法拷贝：

public static <T> void copy(List<? extends T> src, List<? super T> dst) {
  for (T t : src) dst.add(t);
}

7. 知识点：Stream 初用（注意副作用）#

Map<String, Long> freq = words.stream()
    .collect(Collectors.groupingBy(w -> w, Collectors.counting()));

避免在 forEach 里修改外部可变集合 unless 清楚并发语义。

8. Lab：购物车#

• record LineItem(ProductId id, int qty, Money price) {}
• Map<ProductId, LineItem> lines；合并同款商品数量。
• 覆盖 ProductId 的 equals/hashCode（或 record）。

9. 自测清单#

1. 解释 ArrayList 扩容触发点与摊销意义。
2. 为何「可变对象作 HashMap 键」危险？
3. 写 static <T extends Comparable<T>> T max(List<T> xs) 空表抛 NoSuchElementException。
4. fail-fast 与设计并发修改的关系？

下一篇：异常、NIO.2 与线程池入门。