Java核心技术-映射

集是一个集合，它可以快速地查找现有的元素。但是，要查看一个元素，需要有要查找元素的精确副本。这不是一种非常通用的查找方式。通常，我们知道某些键的信息，并想要查找与之对应的元素。映射（map）数据结构就是为此设计的。映射用来存放键/值对。如果提供了键，就能够查找到值。

基本映射操作

Java类库为映射提供了两个通用的实现：HashMap和TreeMap。这两个类都实现了Map接口。

散列映射对键进行散列，树映射用键的整体顺序对元素进行排序，并将其组织成搜索树。散列或比较函数职能作用于键。于键关联的值不能进行散列或比较。

散列稍微快一些，如果不需要按照排序顺序访问键，就最好选择散列。

下列代码将为存储的员工信息建立一个散列映射：

Map<String, Employee> staff = new HashMap<>(); // HashMap implements Map

Employee harry = new Employee("Harry Hacker");

staff.put("987-98-9996", harry);

每当往映射中添加对象时，必须同时提供一个键。在这里，键是一个字符串，对应的值是Employee对象。

要想检索一个对象，必须使用（因而，必须记住）一个键。

String id = "987-98-9996";

e = staff.get(id);

如果在映射中没有与定键对应的消息，get将返回null。null返回值可能并不方便。有时可以有一个好的默认值，用作为映射中不存在的键。然后使用getOrDefault方法。

Map<String, Integer> scores = ...;

int score = scores.getOrDefault(id,0); // Gets 0 if the id is not present

键必须是唯一的。不能对同一个键存放两个值。如果对同一个键两次调用put方法，第二个值就会取代第一个值。实际上，put将返回用这个键参数存储的上一个值。

remove方法用于从映射中删除给定键对应的元素。size方法用于返回映射中的元素数。

要迭代处理映射的键和值，最容易的方法是使用forEach方法。

更新映射项

处理映射时的一个难点就是更新映射项。正常情况下，可以得到与一个键关联的原值，完成更新，再放回更新后的值。不过，必须考虑一个特殊情况，即键第一次出现。下面来看一个例子，使用一个映射统计一个单词再文件中出现的频度。看到单词（word）时，我们将计数器增1，如下所示：

counts.put(word, counts.getOrDefault(word) + 1)

这是可以的，不过一种情况除外：就是第一次看到word时。在这种情况下，get会返回null，因此会出现NullPointerException异常。

作为一个简单的补救，可以使用getOrDefault方法：

counts.put(word, counts.get(word, 0) + 1);

另一个方法是首先调用putIfAbsent方法。只有当键原先存在时才会放入一个值。

counts.putInfAbsent(word, 0 );

counts.put(word,counts.get(word) + 1);

不过还可以做得更好。merge方法可以简化这个常见的操作。如果键原先不存在，下面的调用：

counts.merge(word, 1,Integer::sum);

将把word与1关联，否则使用Integer::sum函数组合原值和1（也就是将原值与1求和）。

映射视图

集合框架不认为映射本身是一个集合。（其他数据结构框架认为映射是一个键/值对集合，或者是由键索引的值集合。）

弱散列映射

设计WeakHashMap类是为了解决一个有趣的问题。如果有一个值，对应的键已经不再使用了，将会出现什么情况呢？

首先，垃圾回收器跟踪活动的对象。只要映射对象是活动的，其中的所有桶也是活动的，它们不能被回收。

WeakHashMap使用弱引用（weak references）保存键。WeakReference对象将引用保存到另外一个对象中，在这里，就是散列键。对于这种类型的对象，垃圾回收器用一种特有的方式进行处理。通常，如果垃圾回收器发现某个特定的对象已经没有他人引用了，就将其回收。然而，如果某个对象只能由WeakReference引用，垃圾回收器仍然回收它，但要将引用这个对象的弱引用放入队列中。WeakHashMap将周期性地检查队列，以便找出新添加地弱引用。一个弱引用进入队列意味着这个键不再被他人使用，并且已经被收集起来。于是，WeakHashMap将删除对应的条目。

链接散列集与映射

链接散列映射将用访问顺序，而不是插入顺序，对映射条目进行迭代。每次调用get或put，受到影响的条目将从当前的位置删除，并放到条目链表的尾部（只有条目在链表中的位置会受影响，而散列表中的桶不会受影响。一个条目总位于与键散列码对应的桶中）。

访问顺序对于实现高速缓存的“最近最少使用”原则十分重要。

枚举集与映射

EnumSet是一个枚举类型元素集的高效实现。由于枚举类型只有有限个实例，所以EnumSet内部用位序列实现。如果对应的值在集中，则相应的位被置为1。

EnumMap是一个键类型为枚举类型的映射。他可以直接且高效地用一个值数组实现。

标识散列映射

类IdentityHashMap有特殊的作用。在这个类中，键的散列值不是用hashCode函数计算的，而是用System.identityHashCode方法计算的。这是Object.hashCode方法根据对象的内存地址类计算散列码所使用的方式。而且，在对两个对象进行比较时，IdentityHashMap类使用==，而不是用equals。

也就是说，不同的键对象，即使内容相同，也被视为是不同的对象。在实现对象遍历算法（如对象串行化）时，这个类非常有用，可以用来跟踪每个对象的遍历状况。