Java Map 深入浅出讲解Java集合之Map接口
威斯布鲁克.猩猩 人气:0一、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] }
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