深入浅出讲解Java集合之Map接口

深入浅出讲解Java集合之Map接口

目录一、Map接口继承树二、Map接口中的常用方法三、源码分析1.HashMap的底层实现原理？2.LinkedHashMap的底层实现原理(了解)四、Collections工具类

一、Map接口继承树

Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x)

A.HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value

a.LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。

原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。

对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap.

B.TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序

底层使用红黑树

C.Hashtable:作为古老的实现类：线程安全的，效率低；不能存储null的key和value

c.Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

HashMap的底层：数组 + 链表(JDK及之前)

数组 + 链表 + 红黑树(jdk 8)

Map结构的理解：

> Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key --->key所在的类要重写equals()和hashCode()(以HashMap为例)

> Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value --->value所在的类型要重写equals()

> 一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。

> Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

二、Map接口中的常用方法

/*

添加、删除、修改操作：

Object put(Object key,Object value): 将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中

void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中

Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value

void clear():清空当前map中的所有数据

*/

public void test1(){

HashMap map = new HashMap();

//添加

map.put("AA",123);

map.put(45,123);

map.put("BB",56);

//修改

map.put("AA",87);

System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}

HashMap map1 = new HashMap();

map.put("CC",123);

map.put("DD",123);

map.putAll(map1);

System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, CC=123, DD=123, 45=123}

//remove(Object key)

Object value = map.remove("CC");

System.out.println(value);//123

System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, DD=123, 45=123}

//clear()

map.clear();//与map = null操作不同；map对象还在，只是里面的数据没了

System.out.println(map.size());//0

System.out.println(map);//{}

}

/*

元素查询的操作：

Object get(Object key):获取指定key对应的value

boolean containsKey(Object key):是否包含指定的value

int size():返回map中key-value对的个数

boolean isEmpty():判断当前map是否为空

boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等

*/

public void test2(){

HashMap map = new HashMap();

map.put("AA",123);

map.put(45,123);

map.put("BB",56);

//Object get(Object key)

System.out.println(map.get(45));//123

//containsKey(Object key)

RgDmRBF boolean isExit = map.containsKey("BB");

System.out.println(isExit);//true

isExit = map.containsValue(123);

System.out.println(isExit);//true

map.clear();

System.out.println(map.isEmpty());//true

}

/*

元视图操作的方法：

Set keySet():返回所有key构成的Set集合

Collection values(): 返回所有value构成的Collection集合

Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合

*/

public void test3(){

HashMap map = new HashMap();

map.put("AA",123);

map.put(45,123);

map.put("BB",56);

//遍历所有的key集：keySet()

Set set = map.keySet();

Iterator iterator = set.iterator();

while(iterator.hasNext()){

System.out.println(iterator.next());//AA BB 45

}

System.out.println();

//遍历所有的value集：value()

Collection values = map.values();

for(Object obj : values){

System.out.println(obj);// 123 56 123

}

System.out.println();

//遍历所有的key-value

//方式一：entrySet()

Set entrySet = map.entrySet();

Iterator iterator1 = entrySet.iterator();

while(iterator1.hasNext()){

Object obj = iterator1.next();

//entrySet集合中的元素都是entry

Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;

System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

//AA---->123

//BB---->56

//45---->123

}

System.out.println();

//方式二：

Set keySet = map.keySet();

Iterator iterator2 = keySet.iterator();

while(iterator2.hasNext()){

Object key = iterator2.next();

Object value = map.get(key);

System.out.println(key + "======" + value);

//AA======123

//BB======56

//45======123

}

}

总结：常用方法

添加：put(Object key,Ob

RgDmRBF

ject value)

删除：remove(Object key)

修改：put(Object key,Object value)

查询：get(Object key)

长度：size()

遍历：keySet() / values() / entrySet()

三、源码分析

1.HashMap的底层实现原理？

以jdk7为例说明：

HashMap map = new HashMap():

在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table.

...可能已经执行过多次put...

map.put(key1,value1):

首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。

如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。----情况1

如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据

的哈希值：

如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key-value1添加成功。----情况2

如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法

如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3

如果equals()返回true:使用value1替换value2.(修改作用的体现)

补充：关于情况2和情况3:此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断地添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的两倍，并将原有的数据复制过来。

jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同：

1.new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组

2.jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]

3.首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组

4.jdk7底层结构只有：数组 + 链表。jdk8中底层结构：数组 + 链表 + 红黑树。

5. 形成链表时，七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素；jdk8:旧的元素指向新的元素)

当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时。

此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。(重要优化：提高查找效率)

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:HashMap的默认容量，16

DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子：0.75

threshold:扩容的临界值，=容量*填充因子：16*0.75 =>12

TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树：8

MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

2.LinkedHashMap的底层实现原理(了解)

LinkedHashMap的底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap,区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry,替换HashMap中的Node.

源码中：

static class Entry extends HashMap.Node{

Entry before,after;//能够记录添加的元素的先后顺序

Entry(int hash, K key, V value,Node next){

super(hash, key, value, next);

}

}

TreeMap

//向TreeMap中添加key-value,要求key必须是有同一个类创建的对象

//因为要按照key进行排序：自然排序、定制排序

@Test

public void test1() {

TreeMap map = new TreeMap();

User u1 = new User("Tom", 23);

User u2 = new User("Jerry", 32);

User u3 = new User("Jack", 20);

User u4 = new User("Rose", 18);

map.put(u1, 98);

map.put(u2, 89);

map.put(u3, 76);

map.put(u4, 100);

Set entrySet = map.entrySet();

Iterator iterator1 = entrySet.iterator();

while (iterator1.hasNext()) {

Object obj = iterator1.next();

//entrySet集合中的元素都是entry

Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;

System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());

//User{name='Jack', age=20}---->76

//User{name='Jerry', age=32}---->89

//User{name='Rose', age=18}---->100

//User{name='Tom', age=23}---->98

}

}

Hashtable

> Hashtable 是个古老的 Map 实现类,JDK1.0就提供了。不同于 HashMap , Hashtable 是线程安 全的。

> Hashtable 实现原理和 HashMap 相同,功能相同。底层都使用哈希表结构,查询速度快,很多情况 下可以互用。

> 与 HashMap 不同, Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value

> 与 HashMap -样, Hashtable 也不能保证其中 Key - Value 对的顺序

> Hashtable 判断两个 key 相等、两个 value 相等的标准,与 HashMap 一致。

四、Collections工具类

常用方法及其测试

public void test1(){

ArrayList list = new ArrayList();

list.add(123);

list.add(43);

list.add(765);

list.add(765);

list.add(765);

list.add(-97);

list.add(0);

System.out.println(list);

// Collections.reverse(list);

// Collections.shuffle(list);

// Collections.swap(list,1,2);

int frequency = Collections.frequency(list, 765);

System.out.println(list);

System.out.println(frequency);

/*

Collections类中提供了多个synchronizedXxx()方法，该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程

并发访问集合时的线程安全问题

*/

List list1 = Collections.synchronizedList(list);

}

public void test2(){

List list = new ArrayList();

list.add(123);

list.add(43);

list.add(765);

list.add(-97);

list.add(0);

//报异常:IndexOutOfBoundsException

// List dest = new ArrayList();

// Collections.copy(dest,list);

//正确的：

List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);

System.out.println(dest.size());

Collections.copy(dest,list);//5

System.out.println(dest);//[123, 43, 765, -97, 0]

}

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