Java中Map的全面概念解析

Map 是 Java 集合框架中键值对（Key-Value Pair）的存储容器，核心特征是键的唯一性——一个键只能映射到一个值，新值会覆盖同键的旧值，它与 Collection 接口是并列的顶级集合类型，不继承 Collection。

一、核心特性

1. 键的唯一性：键（Key）必须重写  hashCode()  和  equals()  方法来保证唯一性，值（Value）可以重复。

2. 无序/有序特性：不同实现类对元素的存储顺序不同，如 HashMap 无序，TreeMap 按键排序，LinkedHashMap 按插入顺序保存。

3. 允许 null 值：HashMap、LinkedHashMap 允许键和值为 null（键只能有一个 null），TreeMap 不允许键为 null，Hashtable 则键和值都不允许 null。

4. 线程安全：Hashtable 是线程安全的（方法加了  synchronized ），HashMap 是线程不安全的；并发场景下推荐使用  ConcurrentHashMap ，它的并发性能优于 Hashtable。

 

二、核心接口方法

 

Map 接口定义了操作键值对的核心方法，常用的有：

 

-  V put(K key, V value) ：将键值对存入 Map，若键已存在则覆盖旧值并返回旧值，否则返回 null。

-  V get(Object key) ：根据键获取对应的值，键不存在则返回 null。

-  V remove(Object key) ：删除指定键的键值对，返回被删除的值。

-  boolean containsKey(Object key) ：判断 Map 中是否包含指定键。

-  boolean containsValue(Object value) ：判断 Map 中是否包含指定值。

-  Set<K> keySet() ：返回 Map 中所有键的 Set 集合。

-  Collection<V> values() ：返回 Map 中所有值的 Collection 集合。

-  Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() ：返回 Map 中所有键值对（ Map.Entry  对象）的 Set 集合，是遍历 Map 的高效方式。

-  void clear() ：清空 Map 中的所有键值对。

-  int size() ：返回 Map 中键值对的数量。

 

三、Map.Entry 内部接口

 

 Map.Entry<K,V>  是 Map 的静态内部接口，用于表示一个键值对对象，提供了操作单个键值对的方法：

 

-  K getKey() ：获取当前键值对的键。

-  V getValue() ：获取当前键值对的值。

-  V setValue(V value) ：修改当前键值对的值，返回旧值。

 

四、常见实现类

 

1. HashMap

- 底层实现：基于哈希表（数组+链表/红黑树），JDK 1.8 后当链表长度超过阈值（默认 8）且数组长度≥64 时，链表转为红黑树以提升查询效率。

- 特点：无序存储，查询、插入、删除效率高（平均时间复杂度 O(1)），线程不安全，允许键和值为 null。

- 适用场景：非并发场景下的常规键值对存储，是最常用的 Map 实现类。

2. LinkedHashMap

- 底层实现：基于哈希表+双向链表，继承自 HashMap。

- 特点：按插入顺序或访问顺序保存键值对，查询效率略低于 HashMap，线程不安全，允许键和值为 null。

- 适用场景：需要保持键值对插入顺序或访问顺序的场景（如 LRU 缓存的基础实现）。

3. TreeMap

- 底层实现：基于红黑树。

- 特点：按键的自然顺序或**自定义比较器（Comparator）**排序，查询、插入、删除时间复杂度 O(log n)，线程不安全，键不允许为 null。

- 适用场景：需要对键进行排序的场景。

4. Hashtable

- 底层实现：基于哈希表，是 JDK 早期的 Map 实现类。

- 特点：线程安全（方法加锁），但并发性能低，键和值都不允许为 null，无序存储。

- 适用场景：已被  ConcurrentHashMap  替代，仅用于兼容旧代码。

5. ConcurrentHashMap

- 底层实现：JDK 1.7 基于分段锁，JDK 1.8 基于哈希表+红黑树+CAS 机制，取消了分段锁。

- 特点：线程安全，并发性能高（支持多线程同时操作不同的桶），键和值都不允许为 null。

- 适用场景：高并发环境下的键值对存储。

 

五、遍历方式

 

Map 有三种常见的遍历方式，效率从高到低排序为： entrySet()  >  keySet()  >  values() （仅遍历值）

 

1. 通过 entrySet 遍历（推荐，高效）

直接获取所有键值对对象，一次遍历即可获取键和值。

2. 通过 keySet 遍历

先获取所有键的集合，再通过键获取对应的值，会额外触发  get()  方法的哈希查询。

3. 通过 values 遍历

仅遍历所有值，无法获取对应的键。

 

六、使用注意事项

 

1. 键的 hashCode() 和 equals() 重写

自定义对象作为键时，必须重写这两个方法，否则会导致键的唯一性判断失效（如 HashMap 中出现重复键）。

2. 线程安全问题

多线程环境下，避免使用 HashMap，优先选择  ConcurrentHashMap ；不要在遍历 Map 时进行增删操作，否则会抛出  ConcurrentModificationException ，可通过迭代器的  remove()  方法或使用并发集合解决。

3. 初始容量和负载因子

HashMap 的默认初始容量是 16，负载因子是 0.75；当元素数量达到  容量×负载因子  时，会触发扩容（重新哈希），频繁扩容会影响性能，可根据预期存储数量设置合适的初始容量。