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深入淺出講解Java集合之Map接口

 更新時(shí)間:2021年09月13日 14:54:40   作者:威斯布魯克.猩猩  
這篇文章主要介紹了深入淺出講解Java集合之Map接口,本文給大家介紹的非常詳細(xì),對(duì)大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價(jià)值,需要的朋友可以參考下

一、Map接口繼承樹(shù)

Map:雙列數(shù)據(jù),存儲(chǔ)key-value對(duì)的數(shù)據(jù) ---類(lèi)似于高中的函數(shù):y = f(x)
A.HashMap:作為Map的主要實(shí)現(xiàn)類(lèi);線程不安全的,效率高;存儲(chǔ)null的key和value
a.LinkedHashMap:保證在遍歷map元素時(shí),可以按照添加的順序?qū)崿F(xiàn)遍歷。
原因:在原有的HashMap底層結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,添加了一對(duì)指針,指向前一個(gè)和后一個(gè)元素。
對(duì)于頻繁的遍歷操作,此類(lèi)執(zhí)行效率高于HashMap.
B.TreeMap:保證按照添加的key-value對(duì)進(jìn)行排序,實(shí)現(xiàn)排序遍歷。此時(shí)考慮key的自然排序或定制排序
底層使用紅黑樹(shù)
C.Hashtable:作為古老的實(shí)現(xiàn)類(lèi):線程安全的,效率低;不能存儲(chǔ)null的key和value
c.Properties:常用來(lái)處理配置文件。key和value都是String類(lèi)型

HashMap的底層:數(shù)組 + 鏈表(JDK及之前)
數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹(shù)(jdk 8)

Map結(jié)構(gòu)的理解:
> Map中的key:無(wú)序的、不可重復(fù)的,使用Set存儲(chǔ)所有的key --->key所在的類(lèi)要重寫(xiě)equals()和hashCode()(以HashMap為例)
> Map中的value:無(wú)序的、可重復(fù)的,使用Collection存儲(chǔ)所有的value --->value所在的類(lèi)型要重寫(xiě)equals()
> 一個(gè)鍵值對(duì):key-value構(gòu)成了一個(gè)Entry對(duì)象。
> Map中的entry:無(wú)序的、不可重復(fù)的,使用Set存儲(chǔ)所有的entry

二、Map接口中的常用方法

/*
    添加、刪除、修改操作:
    Object put(Object key,Object value): 將指定key-value添加到(或修改)當(dāng)前map對(duì)象中
    void putAll(Map m):將m中的所有key-value對(duì)存放到當(dāng)前map中
    Object remove(Object key):移除指定key的key-value對(duì),并返回value
    void clear():清空當(dāng)前map中的所有數(shù)據(jù)
     */
    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();//與map = null操作不同;map對(duì)象還在,只是里面的數(shù)據(jù)沒(méi)了
        System.out.println(map.size());//0
        System.out.println(map);//{}
    }
 /*
    元素查詢(xún)的操作:
    Object get(Object key):獲取指定key對(duì)應(yīng)的value
    boolean containsKey(Object key):是否包含指定的value
    int size():返回map中key-value對(duì)的個(gè)數(shù)
    boolean isEmpty():判斷當(dāng)前map是否為空
    boolean equals(Object obj):判斷當(dāng)前map和參數(shù)對(duì)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
    }
/*
    元視圖操作的方法:
    Set keySet():返回所有key構(gòu)成的Set集合
    Collection values(): 返回所有value構(gòu)成的Collection集合
    Set entrySet():返回所有key-value對(duì)構(gòu)成的Set集合
     */
    public void test3(){
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        //遍歷所有的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();
        //遍歷所有的value集:value()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);// 123 56 123
        }
        System.out.println();
        //遍歷所有的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
        }
    }

總結(jié):常用方法
添加:put(Object key,Object value)
刪除:remove(Object key)
修改:put(Object key,Object value)
查詢(xún):get(Object key)
長(zhǎng)度:size()
遍歷:keySet() / values() / entrySet()

三、源碼分析

1.HashMap的底層實(shí)現(xiàn)原理?

以jdk7為例說(shuō)明:

HashMap map = new HashMap():
在實(shí)例化以后,底層創(chuàng)建了長(zhǎng)度是16的一維數(shù)組Entry[] table.
...可能已經(jīng)執(zhí)行過(guò)多次put...
map.put(key1,value1):
首先,調(diào)用key1所在類(lèi)的hashCode()計(jì)算key1哈希值,此哈希值經(jīng)過(guò)某種算法計(jì)算以后,得到在Entry數(shù)組中的存放位置。
如果此位置上的數(shù)據(jù)為空,此時(shí)的key1-value1添加成功。----情況1
如果此位置上的數(shù)據(jù)不為空,(意味著此位置上存在一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)(以鏈表形式存在)),比較key1和已經(jīng)存在的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)
的哈希值:
如果key1的哈希值與已經(jīng)存在的數(shù)據(jù)的哈希值都不相同,此時(shí)key-value1添加成功。----情況2
如果key1的哈希值和已經(jīng)存在的某一個(gè)數(shù)據(jù)(key-value2)的哈希值相同,繼續(xù)比較:調(diào)用key1所在類(lèi)的equals(key2)方法
如果equals()返回false:此時(shí)key1-value1添加成功。----情況3
如果equals()返回true:使用value1替換value2.(修改作用的體現(xiàn))
補(bǔ)充:關(guān)于情況2和情況3:此時(shí)key1-value1和原來(lái)的數(shù)據(jù)以鏈表的方式存儲(chǔ)。
在不斷地添加過(guò)程中,會(huì)涉及到擴(kuò)容問(wèn)題,當(dāng)超出臨界值(且要存放的位置非空)時(shí),擴(kuò)容。默認(rèn)的擴(kuò)容方式:擴(kuò)容為原來(lái)容量的兩倍,并將原有的數(shù)據(jù)復(fù)制過(guò)來(lái)。

jdk8相較于jdk7在底層實(shí)現(xiàn)方面的不同:
1.new HashMap():底層沒(méi)有創(chuàng)建一個(gè)長(zhǎng)度為16的數(shù)組
2.jdk 8底層的數(shù)組是:Node[],而非Entry[]
3.首次調(diào)用put()方法時(shí),底層創(chuàng)建長(zhǎng)度為16的數(shù)組
4.jdk7底層結(jié)構(gòu)只有:數(shù)組 + 鏈表。jdk8中底層結(jié)構(gòu):數(shù)組 + 鏈表 + 紅黑樹(shù)。

5. 形成鏈表時(shí),七上八下(jdk7:新的元素指向舊的元素;jdk8:舊的元素指向新的元素)
當(dāng)數(shù)組的某一個(gè)索引位置上的元素以鏈表形式存在的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù) > 8 且當(dāng)前數(shù)組的長(zhǎng)度 > 64時(shí)。
此時(shí)此索引位置上的所有數(shù)據(jù)改為使用紅黑樹(shù)存儲(chǔ)。(重要優(yōu)化:提高查找效率)

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:HashMap的默認(rèn)容量,16
DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默認(rèn)加載因子:0.75
threshold:擴(kuò)容的臨界值,=容量*填充因子:16*0.75 =>12
TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中鏈表長(zhǎng)度大于該默認(rèn)值,轉(zhuǎn)化為紅黑樹(shù):8
MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被樹(shù)化時(shí)最小的hash表容量:64

2.LinkedHashMap的底層實(shí)現(xiàn)原理(了解)

LinkedHashMap的底層使用的結(jié)構(gòu)與HashMap相同,因?yàn)長(zhǎng)inkedHashMap繼承于HashMap,區(qū)別就在于:LinkedHashMap內(nèi)部提供了Entry,替換HashMap中的Node.

源碼中:
      static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V>{
          Entry<K,V> before,after;//能夠記錄添加的元素的先后順序
          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必須是有同一個(gè)類(lèi)創(chuàng)建的對(duì)象
    //因?yàn)橐凑誯ey進(jìn)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 是個(gè)古老的 Map 實(shí)現(xiàn)類(lèi),JDK1.0就提供了。不同于 HashMap , Hashtable 是線程安 全的。
> Hashtable 實(shí)現(xiàn)原理和 HashMap 相同,功能相同。底層都使用哈希表結(jié)構(gòu),查詢(xún)速度快,很多情況 下可以互用。
> 與 HashMap 不同, Hashtable 不允許使用 null 作為 key 和 value
> 與 HashMap -樣, Hashtable 也不能保證其中 Key - Value 對(duì)的順序
> Hashtable 判斷兩個(gè) key 相等、兩個(gè) value 相等的標(biāo)準(zhǔn),與 HashMap 一致。

四、Collections工具類(lèi)

常用方法及其測(cè)試

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類(lèi)中提供了多個(gè)synchronizedXxx()方法,該方法可使將指定集合包裝成線程同步的集合,從而可以解決多線程
        并發(fā)訪問(wèn)集合時(shí)的線程安全問(wèn)題
         */
        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);
        //報(bào)異常:IndexOutOfBoundsException
//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正確的:
        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]
    }

到此這篇關(guān)于深入淺出講解Java集合之Map接口的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java Map內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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