Map集和

目录

• Map
  • 特点
  • 继承树
  • 常用方法
  • entrySet
    • 方法
• HashMap
  • 特点
  • HashMap 的重要常量
  • 存储结构
    • jdk1.8
    • 总结
  • 面试题
  • HashMap存储自定义类型键值
• LinkedHashMap
  • HashMap 和 LinkedMap的内部类
• TreeMap
  • 描述
• HashTable
  • 描述
  • 方法
  • HashMap于Hashtable的区别
• Properties
  • 描述
  • 方法

Map<K,V>

java.util 包下

特点

1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
2. Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据
3. Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法
4. 常用String类作为Map的“键”
5. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的key 总能找到唯一的、确定的 value
6. Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

继承树

常用方法

添加修改删除操作
	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
	default V replace​(K key, V value) 只有当目标映射到某个值时，才能替换指定键的条目。
元素查询操作
	Object get(Object key)：获取指定key对应的value
	boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
	boolean containsValue(Object value)：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
	int size​() 返回此地图中键值映射的数量。
元素视图操作方法
	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

entrySet

• Map的内部类
• Map.entrySet方法返回地图的集合视图，其元素属于此类。 获取对映射条目的引用的唯一方法是从该集合视图的迭代器。 这些Map.Entry对象仅在迭代期间有效; 更正式地，如果在迭代器返回条目之后修改了后备映射，则映射条目的行为是未定义的，除了通过映射条目上的setValue操作

方法

static <K,V> Comparator<Map.Entry<K,V>> comparingByKey​(Comparator<? super K> cmp) 返回一个比较器，比较Map.Entry按键使用给定的Comparator 。
boolean equals​(Object o) 将指定的对象与此条目进行比较以获得相等性。
K getKey​() 返回与此条目相对应的键。
V getValue​() 返回与此条目相对应的值。
V setValue​(V value) 用指定的值替换与该条目相对应的值（可选操作）。

HashMap

java.util 包下

特点

1. HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。
2. 允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
3. 所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写：equals()和hashCode()
4. 所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类要重写：equals()
5. 一个key-value构成一个entry
6. 所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
7. HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true， hashCode 值也相等。
8. HashMap 判断两个 value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。
9. 线程不安全

HashMap 的重要常量

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
• MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量，2^30
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子
• TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
• UNTREEIFY_THRESHOLD：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
• MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于- - - - MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个- MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
• table：存储元素的数组，总是2的n次幂
• entrySet：存储具体元素的集
• size：HashMap中存储的键值对的数量
• modCount：HashMap扩容和结构改变的次数。
• threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子
• loadFactor：填充因子

存储结构

• JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
• JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。
  
  
  
  

jdk1.8

1. HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为 “桶”(bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
2. 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。
3. 那么HashMap什么时候进行扩容和树形化呢?
   • 当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)loadFactor 时 ， 就会进行数组扩容， loadFactor 的默认 值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过160.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
   • 当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。
4. 关于映射关系的key是否可以修改？answer：不要修改
   • 映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上

总结

JDK1.8相较于之前的变化：

1. HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组
2. 当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
3. 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
4. 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
5. 当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

面试题

• 面试题：负载因子值的大小，对HashMap有什么影响
  • 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
  • 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
  • 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
  • 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。

HashMap存储自定义类型键值

• 当给HashMap存储自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这是要保证对象的唯一性，必须重写对象的hashCode和equals方法
• 如果要保证map中存储元素的顺序。主要体现在key值上，可以使用 java.util.LinkedHashMap集合来存放

LinkedHashMap

java.util 包下

• 描述

• HashMap保证对元素的唯一，并且查询速度相对比较快，但是对成对元素存放进去无法保证顺序，既要保证有序，又要保证速度就使用它。
• java.util.LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V>
• 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序
• 与LinkedHashSet类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
• 线程不安全

HashMap 和 LinkedMap的内部类

• HashMap

  static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
  		final int hash;
  		final K key;
  		V value;
  		Node<K,V> next;
  }
  

• LinkedHashMap

  static class Entry<K, V> extends HashMap.Node<K, V> {
  	LinkedHashMap.Entry<K, V> before, after;
  	Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Node<K, V> next) {
  		super(hash, key, value, next);
  	}
  }
  

TreeMap

java.util

描述

1. TreeMap存储 Key-Value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。 TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有有序状态。
2. TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
3. TreeMap 的 Key 的排序：
   • 自然排序：TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
   • 定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口
4. TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。
5. 线程不安全

HashTable

java.util

描述

• Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V> ...
• 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。
• 默认容量11,如果加载因子大于 0.75则扩容原来的数组的2倍加1
  

  // 新数组的容量=旧数组长度2+1
  
  int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;

• 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
• 与HashMap一样，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。
• (了解) Hashtable和 Vector集合一样，在jdk1.2版本后被更先进的集合(HashMap，ArrayList)取代了 Hashtable有一个子类 Properties依然活跃在历史的舞台上, Properties集合是一个唯一一个和IO流相结合的集合

方法

boolean contains(Object value) 测试此映射表中是否存在与指定值关联的键。
boolean containsKey(Object key) 测试指定对象是否为此哈希表中的键。
boolean containsValue(Object value) 如果此 Hashtable 将一个或多个键映射到此值，则返回 true。

HashMap于Hashtable的区别

1. 继承的父类不同
   • HashMap继承 AbstractMap类.
   • Hashtable继承 Dictionary类，Dictionary是一个废弃的类. 但二者都实现了Map接口。
2. HashMap线程不安全,HashTable线程安全
3. 包含的contains方法不同
   • HashMap没有contains方法，而包括containsValue和containsKey方法
   • Hashtable则保留了contains方法，效果同containsValue，好包括containsValue和conatinsKey方法。
4. 是否允许null值
   • HashMap；集合可以存储null key值，null value值
   • Hashtable集合；不可以存储null值，null键，否则报空指针
5. 计算hash值方式不同
   • HashTable直接使用对象的hashCode。
   • 而HashMap重新计算hash值。
6. 扩容方式不同
   • HashMap 哈希扩容必须要求为原容量的2倍，而且一定是2的幂次倍扩容结果，而且每次扩容时，原来数组中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入；
   • Hashtable扩容为原容量2倍加1；
7. 存储方式
   • HashMap：
     
     jdk7底层结构只：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
     
     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数据改为使用红黑树存储。
   • HashTable中， 都是以链表方式存储。
8. 遍历方式不同
   • Hashtable，HashMap都是用了iterator，由于历史原因，Hashtable还是用Enumeration方式。
9. 底层数据结构
   • Hashtable；底层是以哈希表，是一个线程安全的集合，是单线程的集合，查询速度慢
   • HashMap；底层是哈希表，是一个线程不安全的集合，是多线程的集合，查询速度快

Properties

java.util

描述

• Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件
• Xxx.properties 为Java 语言常见的配置文件，如数据库的配置 jdbc.properties
• 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key和 value 都是字符串类型
• 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法

方法

Object setProperty​(String key, String value) 调用 Hashtable方法 put 。
Object get​(Object key) 返回指定键映射到的值，如果此映射不包含键的映射，则返回 null 。
void load​(InputStream inStream) 从输入字节流读取属性列表（键和元素对）。