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)
        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,Object 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<K,V> extends HashMap.Node<K,V>{
          Entry<K,V> before,after;//能够记录添加的元素的先后顺序
          Entry(int hash, K key, V value,Node<K,V> 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]
    }

到此这篇关于深入浅出讲解Java集合之Map接口的文章就介绍到这了,更多相关Java Map内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！