Map原理基础

最新推荐文章于 2024-08-17 22:16:33 发布
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#Map #面试 #Java基础

本文深入解析Java中的Map接口及其四种常见实现：HashMap、HashTable、LinkedHashMap和TreeMap。对比它们的特点、应用场景及线程安全性，特别关注HashMap在JDK1.8后的优化。

HashMap是Java程序猿使用频率最高的，用于映射（键值对）处理的数据类型。随着JDK（Java Development Kit）版本的更新，JDK1.8对HashMap进行了优化，例如引入红黑树的数据结构和扩容的优化等。

一、Java为数据结构中的映射定义了一个接口java.util.Map,此接口主要有四个常用的实现类，分别是HashMap，HashTable，LinkedHashMap和TreeMap

（1）HashMap：它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序确是不确定的。
HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。
如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。
（2）HashTable：Hashtable是遗留类，很多映射的常用功能与HashMap类似，不同的是它承自Dictionary类，并且是线程安全的，任一时间只有一个线程能写Hashtable，并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。
Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。
（3）LinkedHashMap：LinkedHashMap是HashMap的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。
（4）TreeMap:TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。
在使用TreeMap时，key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常。

对于上述四种Map类型的类，要求映射中的key是不可变对象。不可变对象是该对象在创建后它的哈希值不会被改变。如果对象的哈希值发生变化，Map对象很可能就定位不到映射的位置了。

通过上面的比较，我们知道了HashMap是Java的Map家族中的一个普通成员，鉴于它可以满足大多数场景的使用条件，所以是使用频度最高的一个。

ConcurrentHashMap对象的键不能为null,但是hashMap可以，而且ConcurrentHashMap是线程安全的

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嘿，小伙伴们！我是 k 哥。今天，咱们来聊聊 Map。在 Go 语言这个神奇的世界里，Map 这个有点神秘的数据结构一直都是开发者们特别关注的。你是不是在用 Map 的时候，对它里面咋工作的感到好奇？是不是碰到复杂操作的时候，特别想弄明白它背后的原理？别着急，今天这篇文章就带你走进 Go 语言 Map 那个神秘的世界，帮你一层一层揭开它的面纱！从底层的原理，到最佳实践，再到高频面试题的分析，这篇文章会从各个方面满足你的求知心。
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Java 中 Map 是用于存储键值对 (key - value pairs) 的集合类，有多种不同的实现类，各有其底层原理。 ### HashMap HashMap 是最常用的 Map 实现类。它基于哈希表实现，通过哈希函数将键映射到存储桶（bucket）中。当插入键值对时，先计算键的哈希码，根据哈希码找到对应的存储桶位置。如果该位置已有元素，就以链表或红黑树的形式存储（当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表会转化为红黑树，以提高查找效率）。查找时，同样通过计算键的哈希码定位存储桶，然后在相应位置查找所需的键值对 [^1]。 ### TreeMap TreeMap 基于红黑树（二叉树）数据结构实现。它的特点是会对元素的键进行排序存储。往 TreeMap 添加元素时，如果元素的键具备自然顺序，会按照键的自然顺序特性进行排序存储；如果元素的键不具备自然顺序特性，那么键所属的类必须要实现 Comparable 接口，把键的比较规则定义在 CompareTo 方法上；如果元素的键不具备自然顺序特性，而且键所属的类也没有实现 Comparable 接口，那么就必须在创建 TreeMap 对象的时候传入比较器 [^4]。 ### LinkedHashMap LinkedHashMap 是 Map 接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。它允许使用 null 值和 null 键，但不保证映射的顺序恒久不变。它在 HashMap 基础上维护了一个双向链表，该链表定义了迭代顺序，默认是插入顺序，也可以设置为访问顺序 [^2]。 需要注意的是，使用 Map 时，任何依赖顺序的逻辑都是不可靠的。遍历时，每个键会保证被遍历一次且仅遍历一次，但遍历的顺序完全没有保证，甚至对于不同的 JDK 版本，相同的代码遍历输出的顺序都可能不同 [^3]。 ### 代码示例 ```java import java.util.HashMap; import java.util.TreeMap; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map; public class MapExample { public static void main(String[] args) { // HashMap Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("apple", 1); hashMap.put("banana", 2); hashMap.put("cherry", 3); System.out.println("HashMap: " + hashMap); // TreeMap Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put("apple", 1); treeMap.put("banana", 2); treeMap.put("cherry", 3); System.out.println("TreeMap: " + treeMap); // LinkedHashMap Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>(); linkedHashMap.put("apple", 1); linkedHashMap.put("banana", 2); linkedHashMap.put("cherry", 3); System.out.println("LinkedHashMap: " + linkedHashMap); } } ```
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