• Java集合05：Map接口

    一、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)

    • HashMap：作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；可以存储null的key和value。
      LinkedHashMap：HashMap的子类；保证在遍历Map元素时，可以按照添加顺序实现遍历；（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的自然排序或者定制排序）底层使用红黑树。
    • Hashtable：作为Map的古老实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value。
      Properties：Hashtable的子类；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（jdk8）

    面试题

    1.HashMap的底层实现原理？
    2.HashMap和Hashtable的异同？

    二、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。
              –> 以HashMap为例：key所在的类要重写equals()和hashCode()
    Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value。
              –> 以HashMap为例：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。

    三、HashMap的底层实现原理

    以 jdk7 为例

    HashMap map = new HashMap;
在实例化以后，底层创建了长度为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的哈希值，此哈希值经过某种算法计算之后，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(即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的哈希值与已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，调用key1所在类的equals(key2)方法进行比较：
                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。

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    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，并将原来的数据复制过来。

    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. jdk8 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 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，此索引位置上的所有数组改为使用红黑树存储。
      4.2 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。

    HashMap源码中的重要常量

    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，0.75
    TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树，8
    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，64（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，等于容量*填充因子，16*0.75 => 12
    loadFactor：填充因子

    四、LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

    源码

    	static class Entry extends HashMap.Node {
		Entry before, after; //能够记录添加的元素的先后顺序
		Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
			super(hash, key, value, next);
		}
	}

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    五、Map接口中的常用方法

    添加、删除、修改操作

    Object put(Object key, Object value)：将指定的key-value对添加到（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

    
public class MapMethod {
    /*
    添加、删除、修改操作
    Object put(Object key, Object value)：将指定的key-value对添加到（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
     */
    @Test
    public void test1() {
        HashMap map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, 123);
        map.put("BB", 56);
        //修改
        map.put("AA", 87);

        System.out.println(map); //{AA=87, BB=56, 45=123}

        HashMap map1 = new HashMap();
        map1.put("CC", 123);
        map1.put("DD", 123);

        map.putAll(map1);

        System.out.println(map); //{AA=87, BB=56, CC=123, DD=123, 45=123}

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value); //123
        System.out.println(map); //{AA=87, BB=56, DD=123, 45=123}

        //clear()
        map.clear();
        System.out.println(map.size()); //0
        System.out.println(map); //{}
    }
    /*
    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
     */
    @Test
    public void test2() {
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, 123);
        map.put("BB", 56);

        //Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45)); //123

        //boolean containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist); //true

        //boolean containsValue(Object value)
        isExist = map.containsValue(123);
        System.out.println(isExist); //true

        //int size()
        System.out.println(map.size()); //3

        //boolean isEmpty()
        map.clear();
        System.out.println(map.isEmpty()); //true
    }
    /*
    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
     */
    @Test
    public void test3() {
        HashMap 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：entrySet()
        //方式一：
        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();
            System.out.println(key + "====" + map.get(key));
        }
    }
}


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    总结

    添加：put(Object key, Object value)
    删除：remove(Object remove)
    修改：put(Object key, Object value)
    查询：get(Object key)
    长度：size()
    遍历：keySet() / values() / entrySet()

    六、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

    
public class TreeMapTest {

    //自然排序
    @Test
    public void test1() {
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom", 23);
        User u2 = new User("Jerry", 32);
        User u3 = new User("Jack", 20);
        User u4 = new User("Rose", 18);

        map.put(u1, 98);
        map.put(u2, 89);
        map.put(u3, 76);
        map.put(u4, 100);

        Set set = map.entrySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println( entry.getKey() + "--->" + entry.getValue());
        }
    }

    //定制排序
    @Test
    public void test2() {
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof User && o2 instanceof User) {
                    User u1 = (User) o1;
                    User u2 = (User) o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom", 23);
        User u2 = new User("Jerry", 32);
        User u3 = new User("Jack", 20);
        User u4 = new User("Rose", 18);

        map.put(u1, 98);
        map.put(u2, 89);
        map.put(u3, 76);
        map.put(u4, 100);

        Set set = map.entrySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object obj = iterator.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println( entry.getKey() + "--->" + entry.getValue());
        }
    }
}


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public class User implements Comparable {

    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return Objects.equals(name, user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

    //按照姓名从大到小排列，年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof User) {
            User User = (User) o;
//            return -this.name.compareTo(person.name);
            int compare = -this.name.compareTo(User.name);
            if (compare != 0) {
                return compare;
            }else {
                return Integer.compare(this.age, User.age);
            }
        }else {
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }
    }
}


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    七、Properties处理属性文件

    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Poperties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。

    
public class PropertiesTest {

    //Properties：常用来处理配置文件，key和value都是String类型
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream file = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();

            file = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(file); //加载流对应的文件

            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (file != null) {
                try {
                    file.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}


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    八、Collections工具类常用方法

    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：（均为静态方法）

    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

    查找、替换：

    Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回指定集合中的最大元素
    Object max(Collection, Comparator)：根据Comparator指定的顺序，返回指定集合中的最大元素
    Object min(Collection)：根据元素的自然顺序，返回指定集合中的最小元素
    Object min(Collection, Comparator)：根据Comparator指定的顺序，返回指定集合中的最小元素
    int frequency(Collection, Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
    void copy(List dest, List src)：将src中的内容复制到dest中
    boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用新值替换List对象的所有旧值

    Collection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。
    （例：synchronizedList(List list)，synchronizedMap(Map map)）

    
public class CollectionsTest {
    /*
    Collections：操作Collection、Map的工具类
     */
    @Test
    public void test1() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        System.out.println(list); //[123, 43, 765, -97, 0]

        Collections.reverse(list);
        System.out.println(list); //[0, -97, 765, 43, 123]

        Collections.shuffle(list);
        System.out.println(list); //[43, 765, 123, 0, -97]

        Collections.sort(list);
        System.out.println(list); //[-97, 0, 43, 123, 765]

        Collections.swap(list, 0, 1);
        System.out.println(list); //[0, -97, 43, 123, 765]

        System.out.println(Collections.max(list)); //765

        System.out.println(Collections.min(list)); //-97
    }

    @Test
    public void test2() {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);

        int frequency = Collections.frequency(list, 765);
        System.out.println(frequency); //3

        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        Collections.copy(dest, list);
        System.out.println(dest); //[123, 43, 765, 765, 765]

        //Collection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);
    }
}


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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/m0_61467488/article/details/126111061