数据结构:Map

本文介绍了Java中Map的基本概念及其多种实现方式,包括HashMap、TreeMap、LinkedHashMap等,并详细解释了HashMap如何利用散列码提高查询速度,以及各种Map实现之间的性能和使用场景差异。

Map基本介绍

Map最大的作用就是能够将对象映射到其他对象,基本的用法在这里就不做过多的说明了。需要说明的是,Map与数组和其他的Collection一样,可以很容易扩展到多维,我们只需要将其value值设置为Map(这些Map的value可以是其他容器,甚至是其他Map)。因此我们可以很容易的将容器组合起来,从而快速地生成强大的数据结构。

理解Map

Map(也称为:映射表/关联数组),基本思想就是它维护的键值对的关联,因此可以用键来查找值。Java标准的类库包含了Map的几种基本的实现,包括:HashMap,TreeMap,LinkedHashMap,WeakHashMap,ConcurrentHashMap,IdentityHashmap。它们都有同样的基本接口Map,但是在效率、键值对的保存及呈现次序、对象的保存周期、映射表如何在多线程程序中工作和判定“键”等价的策略等方面。Map接口实现的数量之多应该会让你感觉到这个工具的重要性。

性能

性能是Map的一个重要指标,当在get()方法使用线性搜索的时候,执行速度会相当的慢。
HashMap能够提高搜索的执行速度,因为HashMap使用饿了特殊的值,称做散列码,来取代对键的缓慢搜索。散列码是“相对唯一”的、用以代表对象的int值,它通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。hashCode()是根类Object中的方法,因此所有的Java对象都能产生散列码,HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的,此方法能够显著提高性能。

不同Map实现的对比

下面是基本的Map实现,如果没有其他的限制,应该默认使用HashMap,因为它对速度进行了优化。其他的强调了其他方面的特性,所有都不如HashMap快。

  • HashMap :Map基于散列表的实现,插入和查询的开销是固定的。可以通过构造函数设置容量和内容的类型,以提高性能。
  • LinkedHashMap:类似于HashMap,但是迭代遍历的时候,取得的“键值对”的顺序是其插入的次序,或者是最近最少使用(LRU)的次序,只比HashMap慢一点。而在迭代访问时反而更快,因为它使用链表维护内部次序。
  • TreeMap:基于红黑树实现的。查看“键”或“键值对”时,它们会被排序。TreeMap的特点在于,所得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一带有subMap()方法的Map,它可以返回一个子树。
  • WeakHashMap:弱键映射,允许释放映射所指向的对象。这是为了解决某类特殊问题而设计的。如果映射之外没有引用指向某个“键”,则此“键”可以被垃圾回收器回收。
  • ConcurrentHashMap: 一种线程安全的Map,它不涉及同步加锁,
  • IdentityHashMap:使用==代替equal()对“键”进行比较的散列映射。转为解决特殊问题而设计的。
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