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)

|----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
- |----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。
|----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
|----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
- |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

注意：HashMap的底层：

数组+链表（jdk7及之前）
数组+链表+红黑树（jdk 8）

面试题：

HashMap的底层实现原理？
HashMap 和 Hashtable的异同？
CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）

1 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

2 Map实现类HashMap

2.1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，找位置。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（entry）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key1-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(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
  - 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。

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。在不断的添加过程中，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2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：

new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
jdk7底层结构只有：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。

2.2 HashMap的存储结构：

JDK 1.8之前

HashMap的存储结构：JDK 1.8

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。

HashMap源码中的重要常量

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


static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1073741824;
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75F;
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

2.3 LinkedHashMap

LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
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

源码中：

1.8
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);
            }
        }
        


JDK 1.11

static class Entry<K, V> extends Node<K, V> {
    LinkedHashMap.Entry<K, V> before;
    LinkedHashMap.Entry<K, V> after;

    Entry(int hash, K key, V value, Node<K, V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

3 Map中定义的方法：

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
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
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

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()

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。

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谈谈你对HashMap中put/get方法的认识？如果了解再谈谈HashMap的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子(或填充比)？什么是吞吐临界值(或阈值、threshold)？

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4 Map实现类TreeMap

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 对处于有序状态。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
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
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 Map实现类Hashtable

6 Map实现类Properties

7 Collections工具类

Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类
Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
排序操作：（均为static方法）
- reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
- shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
- sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
- sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
- swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

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面试题：Collection 和 Collections的区别？

答：

Collection是集合类的上级接口，继承于他的接口主要有Set 和List.
Collections是针对集合类的一个帮助类，他提供一系列静态方法实现对各种集合的搜索、排序、线程安全化等操作

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7.1 Collections常用方法

7.2 Collections常用方法：同步控制

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

/*
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
 */
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);

补充：Enumeration Enumeration 接口是 Iterator 迭代器的 “古老版本”

8 练习

1.请从键盘随机输入10个整数保存到List中，并按倒序从大到小的顺序显示出来

2.请把学生名与考试分数录入到集合中，并按分数显示前三名成绩学员的名字。

TreeSet(Student(name,score,id));

4. 对一个Java源文件中的关键字进行计数。

提示：Java源文件中的每一个单词，需要确定该单词是否是一个关键字。为了高效处理这个问题，将所有的关键字保存在一个HashSet中。用contains()来测试。

File file = new File("Test.java");
Scanner scanner = new Scanner(file);
while(scanner.hasNext()){
    String word = scanner.next();
    System.out.println(word);
}

java基础高级23_Java集合Map

Map接口继承树

1 Map结构的理解：

2 Map实现类HashMap

2.1底层实现原理

以jdk7为例说明：

jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：

2.2 HashMap的存储结构：

JDK 1.8之前

HashMap的存储结构：JDK 1.8

2.3 LinkedHashMap

3 Map中定义的方法：

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谈谈你对HashMap中put/get方法的认识？如果了解再谈谈HashMap的扩容机制？默认大小是多少？什么是负载因子(或填充比)？什么是吞吐临界值(或阈值、threshold)？

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4 Map实现类TreeMap

5 Map实现类Hashtable

6 Map实现类Properties

7 Collections工具类

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面试题：Collection 和 Collections的区别？

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7.1 Collections常用方法

7.2 Collections常用方法：同步控制

8 练 习

8 练习