认识Map之LinkedHashMap

本文深入探讨了Java中LinkedHashMap的实现原理及其与HashMap的区别,重点阐述了它如何提供可预测的迭代顺序,以及如何避免HashMap的杂乱使用顺序和TreeMap的额外成本。

原文 http://blog.youkuaiyun.com/java2000_net/article/details/3741565


Map 接口的哈希表和链接列表实现,具有可预知的迭代顺序。此实现与 HashMap 的不同之处在于,后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序通常就是将键插入到映射中的顺序(插入顺序)。注 意,如果在映射中重新插入 键,则插入顺序不受影响。(如果在调用 m.put(k, v) 前 m.containsKey(k) 返回了 true,则调用时会将键 k 重新插入到映射 m 中。) 

此实现可以让客户避免未指定的、由 HashMap(及 Hashtable)所提供的通常为杂乱无章的排序工作,同时无需增加与 TreeMap 相关的成本。使用它可以生成一个与原来顺序相同的映射副本,而与原映射的实现无关:

  1. package collection;

  2. import java.util.HashMap;
  3. import java.util.Iterator;
  4. import java.util.LinkedHashMap;
  5. import java.util.Map;

  6. /**
  7.  * 老紫竹JAVA提高教程(14)-认识Map之LinkedHashMap。<br>
  8.  * <br>
  9.  * 这个类继承自HashMap,拥有其全部特性.<br>
  10.  * 同时内部维护着一个所有条目的双重链接,具有可预知的迭代顺序。<br>
  11.  * 默认按照插入的顺序进行显示.<br>
  12.  * 重复插入一个Key的数据,不会影响到使用的先后顺序。<br>
  13.  * 此类避免了HashMap的杂乱无章的使用顺序,同时又避免了TreeMap的额外成本.<br>
  14.  * 
  15.  * @author 老紫竹 JAVA世纪网(java2000.net)
  16.  * 
  17.  */
  18. public class Lession14LinkedHashMap {
  19.   public static void main(String[] args) {
  20.     // 分别使用2个类,进行相同的数据测试
  21.     // 可以看到,HashMap的顺序是不可预测的
  22.     // 而LinkedHashMap的顺序严格按照插入顺序

  23.     // 102=>102; 100=>100; 101=>101; 98=>98; 99=>99;
  24.     testMap(new HashMap());
  25.     // 98=>98; 99=>99; 100=>100; 101=>101; 102=>102;
  26.     testMap(new LinkedHashMap());
  27.     
  28.     // 删除数据后,LinkedHashMap会将数据放到末尾最后的位置
  29.     // 而HashMap可能会使用前一个空缺的位置
  30.   }

  31.   public static void testMap(Map map) {
  32.     for (int i = 98; i <= 102; i++) {
  33.       map.put(i, i);
  34.     }
  35.     showMap(map);
  36.     // 尝试重复插入数据
  37.     map.put(100100);
  38.     showMap(map);

  39.     // 删除数据,并再次插入
  40.     map.remove(100);
  41.     map.put(100100);
  42.     showMap(map);
  43.   }

  44.   public static void showMap(Map map) {
  45.     // 迭代Key的操作
  46.     Iterator it = map.keySet().iterator();
  47.     Object key;
  48.     while (it.hasNext()) {
  49.       key = it.next();
  50.       System.out.print(key + "=>" + map.get(key) + "; ");
  51.     }
  52.     System.out.println();
  53.   }
  54. }

运行效果: 
102=>102; 100=>100; 101=>101; 98=>98; 99=>99; 
102=>102; 100=>100; 101=>101; 98=>98; 99=>99; 
102=>102; 100=>100; 101=>101; 98=>98; 99=>99; 
98=>98; 99=>99; 100=>100; 101=>101; 102=>102; 
98=>98; 99=>99; 100=>100; 101=>101; 102=>102; 
98=>98; 99=>99; 101=>101; 102=>102; 100=>100;

<think>好的,我现在需要帮助用户解答关于Java基础知识中的Map集合的问题。首先,我要回顾用户之前的对话历史,了解他们之前遇到了什么问题。之前的对话中,用户询问了一段使用HashMap的代码为什么无法正常输出企鹅信息,我指出是因为没有重写toString方法,并给出了改进建议。现在用户的新问题是关于Java Map集合的基础知识,他们可能想系统地了解Map的相关内容。 首先,我需要确认用户的需求是什么。他们可能刚开始学习Java,对集合框架中的Map不太熟悉,需要基础知识的讲解。或者他们在实际编程中遇到了Map相关的问题,需要进一步理解其特性和使用方法。根据用户的问题“java基础知识map集合”,可以推断他们希望获得一个概述性的介绍,包括Map的基本概念、常用实现类、核心方法、遍历方式以及使用注意事项。 接下来,我需要组织回答的结构。通常,基础知识介绍需要清晰的分点,涵盖定义、特点、常用实现类、核心方法、遍历方式、使用场景、注意事项等。同时,用户之前的代码示例中使用了HashMap和Iterator遍历,因此在讲解遍历方式时,可以提到不同的方法,包括Iterator和增强型for循环,这有助于用户将新旧知识联系起来。 在回答中需要注意用户可能的盲点。例如,用户之前的问题涉及到toString方法的重写,可能在自定义对象作为Value时需要注意正确实现equals和hashCode方法,这也是Map使用中的一个重要点,需要提及。此外,线程安全的问题,比如HashMap非线程安全,而Hashtable是线程安全的,但ConcurrentHashMap更高效,这些高级内容虽然基础,但可以简要提到,帮助用户建立全面的认识。 同时,用户可能对Map的各个实现类的区别不太清楚,比如HashMapLinkedHashMap、TreeMap之间的不同,需要明确它们的特点和适用场景。例如,HashMap无序,LinkedHashMap保持插入顺序,TreeMap可排序,这些都需要用简洁的例子或对比表格来说明。 还要注意使用用户之前接触过的代码示例中的元素,比如HashMap的entrySet方法遍历,这样用户更容易理解。在讲解遍历方式时,可以提到用户之前使用的Iterator方式,并推荐更简洁的增强型for循环,这样既巩固旧知识,又引入新建议。 另外,用户可能对泛型的使用有疑问,之前的代码中已经正确使用了泛型,因此在注意事项中可以强调类型安全的重要性,并建议始终使用泛型,避免原始类型,这有助于预防类型转换错误。 最后,总结部分需要简明扼要地回顾Map的核心知识点,并鼓励用户进行实践。考虑到用户之前的问题可能是在实际编码中遇到的,强调实践的重要性可以帮助他们更好地掌握这些概念。 在编写过程中,要确保语言通俗易懂,避免过于专业的术语,但必要的术语仍需准确使用。同时,检查是否有遗漏的重要知识点,如Map的键唯一性、值可重复、允许空键空值(根据实现类不同)等,这些都需要涵盖在内。 总结下来,回答的结构应该是: 1. Map的定义与特点 2. 常用实现类对比 3. 核心方法 4. 遍历方式 5. 使用场景 6. 注意事项 7. 总结 每个部分需要简明扼要,举例说明,并尽量联系用户之前的代码示例,帮助他们更好地理解。同时,注意代码示例的正确格式,使用中文注释,帮助用户理解每段代码的作用。</think>以下是JavaMap集合的核心知识体系梳理: 一、Map的定义与特点 1. 双列集合结构:存储键值对(key-value)数据,数学表示为$K \rightarrow V$的映射关系 2. 三大核心特性: - 键唯一性:每个key对应唯一value(类似函数定义域) - 值可重复:不同key可以对应相同value - 键值对存取:通过key快速定位value(时间复杂度接近$O(1)$) 二、常用实现类对比 | 类名 | 数据结构 | 顺序特性 | 线程安全 | 允许null键值 | 时间复杂度 | |-----------------|-----------|-----------------|--------|------------|----------| | HashMap | 数组+链表/红黑树 | 无序 | 不安全 | 允许 | O(1) | | LinkedHashMap | 链表+哈希表 | 保持插入/访问顺序 | 不安全 | 允许 | O(1) | | TreeMap | 红黑树 | 按键自然排序 | 不安全 | 不允许 | O(log n) | | Hashtable | 数组+链表 | 无序 | 安全 | 不允许 | O(1) | | ConcurrentHashMap| 分段锁机制 | 无序 | 安全 | 不允许 | O(1) | 三、核心方法详解 ```java // 基础操作 V put(K key, V value); // 添加/替换键值对 V get(Object key); // 根据key获取value boolean containsKey(Object key);// 检查key是否存在 V remove(Object key); // 删除指定key的映射 // 集合视图 Set<K> keySet(); // 获取所有key的集合 Collection<V> values(); // 获取所有value的集合 Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(); // 获取所有键值对集合 // 特殊操作 default V getOrDefault(Object key, V defaultValue); // 安全获取值 void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action); // Java8遍历 ``` 四、遍历方式对比(以HashMap为例) 1. EntrySet迭代器遍历(用户示例中的方式) ```java Iterator<Map.Entry<Integer, String>> it = map.entrySet().iterator(); while(it.hasNext()) { Map.Entry<Integer, String> entry = it.next(); System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue()); } ``` 2. 增强for循环遍历(推荐方式) ```java for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + "->" + entry.getValue()); } ``` 3. Lambda表达式遍历(Java8+) ```java map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "=" + v)); ``` 五、典型使用场景 1. 数据缓存:使用HashMap实现快速查询 2. 配置存储:Properties类继承Hashtable 3. 数据统计:用TreeMap实现有序统计 4. 并发场景:ConcurrentHashMap处理高并发访问 六、注意事项 1. 键对象必须正确重写`hashCode()`和`equals()`方法 2. 初始容量与负载因子设置(默认0.75,空间与时间的权衡) 3. 并发修改异常:遍历时修改集合可能抛出ConcurrentModificationException 4. 使用泛型保证类型安全(如`Map<String, Integer>`) 七、底层原理简析(以HashMap为例) 1. 哈希桶结构:数组的每个元素称为桶(bucket) 2. 哈希冲突处理: - 链表法:JDK1.8前使用纯链表 - 红黑树:当链表长度>8时转换(提升查询效率) 3. 扩容机制:当size > capacity*loadFactor时,扩容为原来2倍 建议通过调试工具观察HashMap的结构变化,结合《Effective Java》中关于equals/hashCode的实现规范,可以深入理解Map集合的设计哲学。
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