Artyushov

Можно ещё new ArrayList<>() {{add(item);}}

Во-первых, если класс загружен в виртуальную машину, то статическое поле из него никуда пропасть не сможет.

Во-вторых, зачем вам вообще об этом знать? Ситуация, когда вам в коде нужны какие-то данные, но они оказались собраны GC, невозможны.

Так как volatile write и volatile read находятся в отношении happens-before, поток, читающий значение, увидит все действия, которые делал поток, вызвавший rebuild(), до volatile write. То есть внутри одного потока все операции находятся в отношении happens-before, а так как это отношение транзитивно, то другие потоки увидят уже правильное значение переменной.

Мне кажется, что метод toArray() должен быть реализован в обоих типах матриц. Если есть интерфейс Matrix, то в нём должен быть метод toArray(). Уже в конкретной реализации разреженной матрицы можно добавить метод, предствляющий матрицу в более компактном виде.

Специфичность разреженной матрицы должна быть на уровне реализации, например использование более оптимальных алгоритмов при перемножении и т.п. Это как LinkedList и ArrayList. Методы-то в них одинаковые, пользователь сам решает для чего он будет использовать список и выбирает реализацию. Кажется, что в вашем случае должно быть так же.

Если A extends B, это не значит, что Set extends SetМожно просто написать
Set<java.util.Map.Entry<String, T>> x = new HashSet<java.util.Map.Entry<String, T>>();
и класть туда свою реализацию.