Java8 Map中新增的方法使用总结

前言

得益于 Java 8 的 default 方法特性，Java 8 对 Map 增加了不少实用的默认方法，像 getOrDefault, forEach, replace, replaceAll, putIfAbsent, remove(key, value), computeIfPresent, computeIfAbsent, compute 和merge 方法。另外与 Map 相关的 Map.Entry 也新加了多个版本的 comparingByKey 和 comparingByValue 方法。

为达到熟练运用上述除 getOrDefault 和 forEach 外的其他方法，有必要逐一体验一番，如何调用，返回值以及调用后的效果如何。看看每个方法不至于 Java 8 那么多年还总是  if(map.containsKey(key))... 那样的老套操作。

前注：Map 新增方法对  present 的判断是 map.containsKey(key) && map.get(key) != null，简单就是  map.get(key) != null，也就是即使 key 存在，但对应的值为 null 的话也视为 absent。absent 就是 map.get(key) == null。

不同 Map 实现对 key/value 是否能为 null 有不同的约束, HashMap, LinkedHashMap, key 和 value 都可以为 null 值，TreeMap 的 key 为不能为 null, 但 value 可以为 null, 而 Hashtable, ConcurrentMap 则 key 和 value 都不同为 null。一句话 absent/present 的判断是 map.get(key) 是否为 null。

方法介绍的顺序是它们相对于本人的生疏程度而定的。每个方法介绍主要分两部分，参考实现代码与示例代码执行效果。参考实现代码摘自 JDK 官方的 Map JavaDoc。

putIfAbsent 方法

方法原型 V putIfAbsent(K key, V value) ,  如果 key 不存在或相关联的值为 null, 则设置新的 key/value 值。

参考实现：

V v = get(key);
if (v == null) {
v = put(key, value);
}
return v;

如果原 map 中对应 key 的值为为 null 返回旧值，或者返回新的 value 值

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>();
ret = map.putIfAbsent("a", "aaa"); //ret 为"aaa", map 为 {"a":"aaa"}
ret = map.putIfAbsent("a", "bbb"); //ret 为 "aaa", map 还是 {"a":"aaa"}
 
map.put("b", null);
ret = map.putIfAbsent("b", "bbb"); //ret 为 "bbb", map 为 {"a":"aaa","b":"bbb"}

computeIfPresent 方法

方法原型 V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction)，如果指定的 key 存在并且相关联的 value 不为 null 时，根据旧的 key 和 value 计算 newValue 替换旧值，newValue 为 null 则从 map 中删除该 key; key 不存在或相应的值为 null 时则什么也不做，方法的返回值为最终的 map.get(key)。

参考实现：

if (map.get(key) != null) {
V oldValue = map.get(key);
V newValue = remappingFunction.apply(key, oldValue);
if (newValue != null)
map.put(key, newValue);
else
map.remove(key);
}

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>();
ret = map.computeIfPresent("a", (key, value) -> key + value); //ret null, map 为 {}
map.put("a", null); //map 为 ["a":null]
ret = map.computeIfPresent("a", (key, value) -> key + value); //ret null, map 为 {"a":null}
map.put("a", "+aaa");
ret = map.computeIfPresent("a", (key, value) -> key + value); //ret "a+aaa", map 为 {"a":"a+aaa"}
ret = map.computeIfPresent("a", (key, value) -> null); //ret 为 null, map 为 {}，计算出的 null 把 key 删除了

计算出的值为 null 时直接删除 key 而不是设置对应 key 的值为 null, 这能照顾到值不能为 null 的 Map 实现，如 Hashtable 和 ConcurrentMap。

computeIfAbsent 方法

方法原型 V computeIfAbsent(K key, Function<? super <, ? extends V> mappingFunction), 与上一个方法相反，如果指定的 key 不存在或相关的 value 为 null 时，设置 key 与关联一个计算出的非 null 值，计算出的值为 null 的话什么也不做(不会去删除相应的  key)。如果 key 存在并且对应 value 为 null 的话什么也不做。同样，方法的返回值也是最终的 map.get(key)。

参考实现：

if (map.get(key) == null) {
V newValue = mappingFunction.apply(key);
if (newValue != null)
map.put(key, newValue);
}

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>();
ret = map.computeIfAbsent("a", key -> key + "123"); //ret "a123", map 为 {"a":"a123"}
ret = map.computeIfAbsent("a", key -> key + "456"); //ret "a123", map 为 {"a":"a123"}
map.put("a", null);
ret = map.computeIfAbsent("a", key -> key + "456"); //ret "a456", map 为 {"a":"a456"}
ret = map.computeIfAbsent("a", key -> null); //ret 为 "a456", map 为 {"a":"a456"}

replace(K key, V value) 方法

只要 key 存在，不管对应值是否为  null，则用传入的 value 替代原来的值。即使传入的 value 是 null 也会用来替代原来的值，而不是删除，注意这对于 value 不能为  null 值的  Map  实现将会造成 NullPointerException。key 不存在不会修改 Map 的内容，返回值总是原始的 map.get(key) 值。

参考实现：

if (map.containsKey(key)) {
return map.put(key, value);
} else
return null;

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>();
ret = map.replace("a", "abc"); //ret 为 null，map 为 {}
map.put("a", "ddd");
ret = map.replace("a", "abc"); //ret 为 "ddd", map 为 {"a":"abc"}
ret = map.replace("a", null); //ret 为 "abc", map 为 {"a":null}
ret = map.replace("a", "ddd"); //ret 为 null, map 为 {"a":"ddd"}

replace(K key, V oldValue, V newValue)

当且仅当 key 存在，并且对应值与 oldValue 不相等，才用 newValue 作为 key 的新相关联值，返回值为是否进行了替换。

参考实现：

if (map.containsKey(key) && Objects.equals(map.get(key), value)) {
map.put(key, newValue);
return true;
} else
return false;

示例及效果：

boolean ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>() ;
ret = map.replace("a", null, "aaa"); //ret 为 false, map 为 {}
map.put("a", null);
ret = map.replace("a", null, "aaa"); //ret 为 true, map 为 {"a":"aaa"}
ret = map.replace("a", "aaa", null); //ret 为 true, map 为 {"a":null}
ret = map.replace("a", "aaa", "bbb");//ret 为 false, map 为 {"a":null}

replaceAll 方法

方法原型 void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function)。它更像一个传统函数型语言的 map 函数，即对于 Map 中的每一个元素应用函数 function, 输入为 key 和  value。

参考实现：

for (Map.Entry<K, V> entry : map.entrySet())
entry.setValue(function.apply(entry.getKey(), entry.getValue()));

示例及效果：

Map<String, String> map = new HashMap<>() ;
map.put("a", "aaa");
map.put("b", "bbb"); //map 为 {"a":"aaa","b":"bbb"}
map.replaceAll((key, value) -> key + "-" + value); //map 为 {"a":"a-aaa","b":"b-bbb"}

remove(key, value)

这个也不用多说，key 与 value 都匹配时才删除。

参考实现：

if (map.containsKey(key) && Objects.equals(map.get(key), value)) {
map.remove(key);
return true;
} else
return false;

compute 方法

方法原型 V compute(K key, BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction), 它是 computeIfAbsent 与 computeIfPresent  的结合体。也就是既不管 key 存不存在，也不管 key 对应的值是否为 null, compute 死活都要设置与 key 相关联的值，或者计算出的值为 null 时删除相应的 key, 返回值为最终的 map.get(key)。

参考实现：

V oldValue = map.get(key);
V newValue = remappingFunction.apply(key, oldValue);
if (oldValue != null ) {
if (newValue != null)
map.put(key, newValue);
else
map.remove(key);
} else {
if (newValue != null)
map.put(key, newValue);
else
return null;
}

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>() ;
ret = map.compute("a", (key, value) -> "a" + value); //ret="anull", map={"a":"anull"}
ret = map.compute("a", (key, value) -> "a" + value); //ret="aanull", map={"a":"aanull"}
ret = map.compute("a", (key, value) -> null); //ret=null, map={}

merge 方法

方法原型 V merge(K key, V value, BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFucntion)，这是至今来说比较神秘的一个方法，尚未使用到它。如果指定的 key 不存在，或相应的值为 null 时，则设置  value 为相关联的值。否则根据 key 对应的旧值和 value 计算出新的值 newValue，newValue 为 null 时，删除该key, 否则设置 key 对应的值为  newValue。方法的返回值也是最终的  map.get(key) 值。

参考实现：

V oldValue = map.get(key);
V newValue = (oldValue == null) ? value :
remappingFunction.apply(oldValue, value);
if (newValue == null)
map.remove(key);
else
map.put(key, newValue);

注意 value 不能为 null 值

示例及效果：

String ret;
Map<String, String> map = new HashMap<>() ;
ret = map.merge("a", "aa", (oldValue, value) -> oldValue + "-" + value); //ret="aa", map={"a":"aa"}
ret = map.merge("a", "bb", (oldValue, value) -> oldValue + "-" + value); //ret="aa-bb", map={"a":"aa-bb"}
ret = map.merge("a", "bb", (oldValue, value) -> null); //ret=null, map={}
map.put("a", null);
ret = map.merge("a", "aa", (oldValue, value) -> oldValue + "-" + value); //ret="aa", map={"a":"aa"}
map.put("a", null);
ret = map.merge("a", "bb", (oldValue, value) -> null); //ret="bb", map={"a":"bb"}
ret = map.merge("a", null, (oldValue, value) -> oldValue + "-" + value); //NullPointerException, value 不能为 null

Map.Entry comparingByKey 和  comparingByValue 方法

另外介绍一下 Map.Entry 新加的两个排序方法，它们分别有无参与带 Comparator 参数可嵌套使用的两个版本。comparingByKey(), comparingByKey(Comparator<? super K> cmp), comparingByValue() 和 comparingByValue(Comparator<? super V> cmp)。

示例代码如下：

map.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.comparingByKey()).collect(Collectors.toList());
map.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.comparingByKey(String::compareTo)).collect(Collectors.toList());
map.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.comparingByValue()).collect(Collectors.toList());
map.entrySet().stream().sorted(Map.Entry.comparingByValue(String::compareTo)).collect(Collectors.toList());

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