Java基础笔记—集合之Map

爱敲代码的Harrison
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集合之Map

Map接口继承树

image.png

Map接口及其多个实现类的对比

Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x) 1、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 1）、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。 2、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 3、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 1）、Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

HashMap的底层：数组+链表 （jdk7及之前） 数组+链表+红黑树 （jdk 8）

面试题：

  1. HashMap的底层实现原理？（高频）
  2. HashMap 和 Hashtable的异同？
  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）
  4. 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)?

Map中存储的key-value的特点

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

HashMap在JDK7中的底层实现原理

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，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。

HashMap在JDK8中的底层实现原理

jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：

  1. new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
  2. jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
  3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
  4. jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。

4.1 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）

4.2 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。

HashMap源码中的重要常量

image.png

  • 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

HashMap在JDK8中的底层实现（了解）

源码中：

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);
         }
     }

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
package com.harrison.java2;
​
import org.junit.Test;
​
import java.util.*;
​
/**
 * @author Harrison
 * @create 2022-06-08-22:26
 * @motto 众里寻他千百度，蓦然回首，那人却在灯火阑珊处。
 */
public class MapTest {
    @Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);
​
        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的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());
​
        }
        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);
        }
    }
}

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()

TreeMap两种添加方式的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象，因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序

Properties处理属性文件

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

  • Properties类是Hashtable的子类，该对象用于处理属性文件
  • 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
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