Java集合框架——Map

最新推荐文章于 2025-04-22 09:52:17 发布

花生咸鱼

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分类专栏： Java 高级编程 # Java常用类文章标签： java 集合 map

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本文详细介绍了Java中的Map接口及其常用方法，包括添加、删除、修改和查询操作。此外，还深入讨论了HashMap、LinkedHashMap和TreeMap的实现原理与特性，如HashMap的线程不安全与高效性，LinkedHashMap的添加顺序遍历，以及TreeMap的排序功能。同时，提到了Hashtable作为线程安全但效率较低的实现类，以及Properties类在处理配置文件中的应用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、Map接口简述

存储双列数据，存储key-value对的数据 ----类似于高中讲的函数

Map结构的理解：
Map中的key：无序、不可重复，使用Set存储所有的key —>要求key所在类重写equals()方法和hashCode()方法
Map中的value：无序、可重复使用Collection存储所有的value —>value所在类要重写equals()方法
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的Entry：无序、不可重复，使用Set存储所有的Entry

二、 Map中定义的方法

2.1 添加、删除、修改

object put(Object key,object value):将指定 key-value添加到（或修改）到当前map对象中

    public void  putTest(){

        HashMap map = new HashMap();

        //添加
        map.put("A",'a');
        map.put("B",'b');
        map.put("C",'c');
        map.put("D",'d');
        map.put("E",'e');
        System.out.println(map);

        //修改
        map.put("A","aa");
        System.out.println(map);

    }

输出

{A=a, B=b, C=c, D=d, E=e}
{A=aa, B=b, C=c, D=d, E=e}

void putAll(Map m):将m中的所有 key-value对存放到当前map中

    public void  test(){

        HashMap map = new HashMap();

        //添加
        map.put("A",'a');
        map.put("B",'b');
        map.put("C",'c');
        map.put("D",'d');
        map.put("E",'e');
        System.out.println(map);

        HashMap map1 = new HashMap();
        map1.putAll(map);
        System.out.println(map1);

    }

输出：

{A=a, B=b, C=c, D=d, E=e}
{A=a, B=b, C=c, D=d, E=e}

Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value

        System.out.println(map.remove("A"));
        System.out.println(map.remove("a"));
        System.out.println(map);

输出：

aa
null
{B=b, C=c, D=d, E=e}

void clear:清空当前map中的所有数据

        map.clear();
        System.out.println(map);
        System.out.println(map.size());

输出：

{}
0

2.2 元素查询的操作：

Object get(Object key)：获取指定key对应的value

        System.out.println(map.get("D"));
        System.out.println(map.get("DD"));

d
null

boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key

        System.out.println(map.containsKey("E"));
        System.out.println(map.containsKey("EE"));

true
false

boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value

        System.out.println(map.containsValue("a"));
        System.out.println(map.containsValue('a'));
        System.out.println(map.containsValue("asbha"));

false
true
false

int size();返回map中的 key-value 的个数

        System.out.println(map.size());

boolean isEmpty()：判断当前map是否为空

        System.out.println(map.isEmpty());
        map.clear();
        System.out.println(map.isEmpty());

false
true

boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等

        HashMap map1 = new HashMap();

        //添加
        map1.put("A",'a');
        map1.put("B",'b');
        map1.put("C",'c');
        map1.put("D",'d');
        map1.put("E",'e');

        System.out.println(map.equals(map1));

        HashMap map2 = new HashMap();

        //添加
        map2.put("A",'a');
        map2.put("B",'c');
        map2.put("C",'c');
        map2.put("D",'d');
        map2.put("E",'e');

        System.out.println(map.equals(map2));

true
false

2.3 元视图操作的方法：

Set keySet()：返回所有key构成的Collection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

        HashMap map = new HashMap();

        //添加
        map.put("A",'a');
        map.put("B",'b');
        map.put("C",'c');
        map.put("D",'d');
        map.put("E",'e');
//遍历
//        `` Set keySet()``：返回所有key构成的Collection集合
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("####");

//        ``Collection values()``：返回所有value构成的Collection集合
        Collection values = map.values();
        for (Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }

        System.out.println("####");

//        ``Set entrySet()``：返回所有key-value对构成的Set集合
        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());
        }

A
B
C
D
E
####
a
b
c
d
e
####
A--->a
B--->b
C--->c
D--->d
E--->e

三、 Map实现类

3.1 HashMap

作为Map的主要实现类
HashMap是线程不安全的，但是效率高
可以存储null的key或者value

HashMap底层：数组+链表（jdk7及以前），数组+链表+红黑树（jdk8）

3.1.1 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

3.2 TreeMap

保证按照添加的key-value对进行排序，实现遍历排序。此时考虑key的自然排序，或者定制排序
底层使用红黑树

3.2.1 Tree的两种添加方式

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象，一位key是排序的依据

    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        map.put("AA", 'a');
        map.put(1,'c');
    }

报错信息：

java.lang.ClassCastException: java.lang.String cannot be cast to java.lang.Integer

自然排序

    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();

        User u1 = new User("Tom", 19);
        User u2 = new User("Alice", 51);
        User u3 = new User("Bob", 19);
        User u4 = new User("Jerry", 23);
        User u5 = new User("Jimi", 25);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,45);
        map.put(u3,65);
        map.put(u4,18);
        map.put(u5,54);

        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());
        }
    }

输出：

User{name='Tom', age=19}--->98
User{name='Jimi', age=25}--->54
User{name='Jerry', age=23}--->18
User{name='Bob', age=19}--->65
User{name='Alice', age=51}--->45

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", 19);
        User u2 = new User("Alice", 51);
        User u3 = new User("Bob", 19);
        User u4 = new User("Jerry", 23);
        User u5 = new User("Jimi", 25);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,45);
        map.put(u3,65);
        map.put(u4,18);
        map.put(u5,54);

        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());
        }
    }

输出：

User{name='Tom', age=19}--->65
User{name='Jerry', age=23}--->18
User{name='Jimi', age=25}--->54
User{name='Alice', age=51}--->45

3.3 Hashtable

作为古老的实现类
线程安全，但是效率低
不能存储null的key或者value

3.3.1 Properties

常用来处理配置文件。key和value都是String类型

应用场景
配置文件jdbc.properties

name=Tom
password=abc123

java文件

    public static void main(String[] args) {
        
        FileInputStream fis = null;
        try {

            Properties pros = new Properties();

            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载对应的文件
            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ",password = " + password);

        }catch (IOException e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }

    }

输出：

name = Tom,password = abc123

四、Map相关面试题

4.1 HashMap底层实现原理？

jdk7

HashMap map = new HashMap();
//在实例化后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table

map.put(key1,value1);
//首先计算key1所在类的hashCode方法计算key1哈希值，此哈希值结果某种计算后得到在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
//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（以链表的形式存在）)，比较key1和已经存在的数据的哈希值：
				//如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不同，此时key1-value1就添加成功
				//如何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：
						//如何返回false：此时key1-value1添加成功
						//如果返回true：使用value1替换value2
//
//

不断地添加过程中，会涉及到扩容问题，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

jdk8

jdk8底层的数组是：Node[]，而非Entry[]
首次调用put方法时，底层创建长度为16的数组
jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树
当数组的某一个多余位置上的元素以链表形式存储的数据个数 > 8 ，且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所有数据改为红黑树存储（jdk8中的核心修改）

new HashMap()//底层没有创建一个长度为16的数组