Java基础篇-集合（Map）Java有多种方式保存对象引用，如数组，但是数组具有固定尺寸，故提供了一些集合类（也称容器

前言

Java有多种方式保存对象引用，如数组，但是数组具有固定尺寸，故提供了一些集合类（也称容器类）来解决这个问题。本文将详细的介绍Map集合。

Java Map简介

Map是一个接口类，一种依照键存储元素的容器，它有很多的实现类，它有以下特性：

以键值对（key-value）存储形式存储，每个键(key)都有一个对应的值(value)
key和value的数据类型可以自定义（可以相同，也可以不同）
无序的（插入的顺序和读取的顺序是不一样的），但也可以实现有序（实现类：LinkedHashMap）
键（key）不能重复，值（value）可以重复，如果键值重复则覆盖对应value
key可以为null，value也可以为null

Map常用的实现类

HashMap

最常用的一个Map实现类，底层基于数组+链表+红黑树实现（jdk1.8）

特点：
1、线程不安全，速度快
2、容量不固定，默认容量(1 << 4) 16，如果传了容量参数则计算得到大于等于参数的最小的2的整数次幂比如：17 ---》32
3、随元素增多而扩容，扩容因子0.75
4、当链表长度达到8时，转红黑树

HashMap相关面试题：

1、谈谈hashMap
底层基于数组+链表+红黑树实现（jdk1.8）,默认容量16.
当执行put方法时，通过hash值定位到数组对应位置。如果对应位置无值则直接赋值等。
2、hash值是个什么样的值？ int类型；
数组默认长度只有16，那如何用int类型的值定位到数组具体位置？通过hash值和数组长度（n）-1进行按位&，关键代码tab[i = (n - 1) & hash]),这也是为什么每次扩容按照2倍（oldCap << 1）扩容的原因
3、如果设置初始容量为17 （new HashMap<>(17)），那最后生成的数组大小是多少？有一个tableSizeFor(int cap)方法，计算出大于等于参数的最小的2的整数次幂
put方法相关流程图：

tableSizeFor方法源码：
```
static final int tableSizeFor(int cap) {  
    // cap - 1是为了 防止cap已经是2的幂
    // 假设cap = 17， n = 16 即二进制的 10000 
    int n = cap - 1;  
    // >>> 向右无符号位位移，10000 >>> 1 = 1000;  
    // 然后 |=，用n和右边位移之后的值 进行按位或之后赋值给n，10000 ｜ 1000 即 n = 11000 对应十进制的24  
    n |= n >>> 1;  
    // 11000 >>> 2 = 110； 11000 ｜ 110 即 11110 对应十进制的30  
    n |= n >>> 2;  
    // 11110 >>> 4 = 1; 11110 | 1 即 11111 对应十进制的31  
    n |= n >>> 4;  
    // 11111 >>> 8 = 0; 11111 | 0 即 11111 对应十进制的31  
    n |= n >>> 8;  
    n |= n >>> 16;  
    // 通过无符号位位移+按位或，将（cap - 1）对应的二进制所占的位数全部置1 
    // 和最大限制大小MAXIMUM_CAPACITY（1 << 30）比较 确定返回值
    return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;  
}
```
ConcurrentHashMap

一种线程安全的map, key和value不能为null

jdk1.8之前采用分段锁，锁的力度较大；
jdk1.8：如果通过hash值定位到数组具体位置为空时，采用cas（compareAndSwapObject）乐观锁思想，判断数组对应位置为null再交换值。如果对应位置不为空时：采用synchronized（悲观锁）锁该位置上的Node

LinkedHashMap

一种有序的Map集合，继承HashMap

底层通过一个双向链表记录实现有序性（插入顺序和读取顺序一致），当工作中有希望Map读取顺序和插入顺序一致时可以使用ConcurrentHashMap了。

示例：

public static void main(String[] args) {  
    testLinkedHashMap();  
    testHashMap();  
}  

private static void testLinkedHashMap() {  
    LinkedHashMap<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>(8);  
    linkedHashMap.put("2023-1", "2023-1");  
    linkedHashMap.put("2023-2", "2023-2");  
    linkedHashMap.put("2023-3", "2023-3");  
    linkedHashMap.forEach((key, value) ->  
        System.out.println("linkedHashMap key:" + key + ",value:" + value)  
    );  
}  

private static void testHashMap() {  
    HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>(8);  
    hashMap.put("2023-1", "2023-1");  
    hashMap.put("2023-2", "2023-2");  
    hashMap.put("2023-3", "2023-3");  
    hashMap.forEach((key, value) ->  
        System.out.println("hashMap key:" + key + ",value:" + value)  
    );  
}

运行结果

linkedHashMap key:2023-1,value:2023-1
linkedHashMap key:2023-2,value:2023-2
linkedHashMap key:2023-3,value:2023-3
hashMap key:2023-2,value:2023-2
hashMap key:2023-3,value:2023-3
hashMap key:2023-1,value:2023-1

TreeMap

key值有序的一种散列表。

底层基于红黑树实现，添加或删除元素时较HashMap慢，因为需要维护内部的红黑树来保证key值的有序性。
key值不能为null，底层会对传入的key进行类型强转，如果传null会出现空指针异常。相关源码：comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2) : comparator.compare((K)k1, (K)k2);

Java基础篇-集合（Map）

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Java Map简介

Map常用的实现类

HashMap

ConcurrentHashMap

LinkedHashMap

TreeMap