应使用双向Map（学生→课程集、课程→学生集）建模多对多关系，值类型用Set并重写equals/hashCode；并发时用ConcurrentHashMap.newKeySet()或细粒度同步；删除需安全遍历清理；统计宜预计算或加锁保障一致性。
学生和课程之间该用什么集合建模
一对多关系是选课系统的核心，一个Student可选多门Course，一门Course也可被多个Student选择——这是典型的多对多。硬编码用两个ArrayList来回查效率低、易出错，必须借助集合关系结构。
推荐用 Map 表达“学生→所选课程”，同时用 Map 表达“课程→选课学生”。两者互补，缺一不可；只存单向会导致无法快速回答“这门课有哪些人选了”或“这个学生选了哪些课”。
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HashMap足够满足日常查询性能，除非有并发写入，否则不必上ConcurrentHashMap - 值类型必须用
Set（如HashSet），避免同一学生重复选同一门课 - 务必重写
Student和Course的equals()与hashCode()，否则Map查不到、Set去不了重
选课操作中如何避免并发修改异常
多个线程同时调用 addCourseToStudent() 或 removeStudentFromCourse() 时，若直接操作 HashSet 或 ArrayList，极大概率触发 ConcurrentModificationException。这不是数据错乱的前兆，而是 Java 集合的 fail-fast 机制在报错。
最轻量解法是加同步块，但粒度要细：只锁具体键对应的集合，而不是整个 Map：
public void addCourseToStudent(Student student, Course course) {
synchronized (studentToCourses.getOrDefault(student, Collections.emptySet())) {
studentToCourses.computeIfAbsent(student, k -> ConcurrentHashMap.newKeySet()).add(course);
courseToStudents.computeIfAbsent(course, k -> ConcurrentHashMap.newKeySet()).add(student);
}
}
- 用
ConcurrentHashMap.newKeySet()替代HashSet，它返回的是线程安全的Set - 不要对
studentToCourses整个 Map 加锁，否则所有选课请求串行化，吞吐崩盘 - 如果系统要求强一致性（比如防止超限选课），还需额外加业务锁或使用数据库事务，纯内存集合做不到
删除学生时怎样安全清理双向关联
删一个 Student 对象，不只是从 studentToCourses 里移除键，还必须遍历他选的所有 Course，从每个 courseToStudents 的对应 Set 中删掉该学生。漏掉任何一处，都会导致脏数据：查课程列表时看到已注销学生，或统计选课人数时虚高。
典型错误写法是边遍历边删 Set，引发 ConcurrentModificationException：
// ❌ 危险：迭代中修改
for (Course c : studentToCourses.get(student)) {
courseToStudents.get(c).remove(student); // 可能抛异常
}
正确做法是先收集、再清理：
public void removeStudent(Student student) {
Set courses = studentToCourses.remove(student);
if (courses != null) {
for (Course c : courses) {
Set students = courseToStudents.get(c);
if (students != null) {
students.remove(student);
if (students.isEmpty()) {
courseToStudents.remove(c); // 空了就清键，省内存
}
}
}
}
}
- 用
remove()获取旧值，比先get()再remove()更原子 -
courseToStudents.get(c)可能返回null，必须判空，否则 NPE - 删完记得检查
Set是否为空，及时清理courseToStudents中的冗余键
用 Java 8 Stream 处理选课统计时的陷阱
想查“选了超过 5 门课的学生”，很容易写出这样的流式代码：
studentToCourses.entrySet().stream()
.filter(e -> e.getValue().size() > 5)
.map(Map.Entry::getKey)
.collect(Collectors.toList());
看起来干净，但要注意：如果 studentToCourses 是 ConcurrentHashMap，它的 entrySet() 不保证快照一致性。并发修改下，size() 可能和实际元素数不一致，导致漏掉或误判。
- 生产环境做统计类查询，优先用
compute系列方法维护预计算字段（如给Student加courseCount字段） - 若必须用 Stream，且需强一致性，应先对整个 Map 加读锁（如用
ReentrantReadWriteLock.readLock()），或转为不可变副本：new HashMap(studentToCourses) -
Collectors.groupingBy()做“每门课的选课人数”时，注意courseToStudents.get(c)可能为null，得用getOrDefault(c, Collections.emptySet()).size()
