Java集合（三）

最新推荐文章于 2024-08-09 10:34:23 发布

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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、查询和元视图操作。接着，重点讨论了HashMap的存储结构和扩容原理，对比了JDK7和JDK8的区别。还提到了其他实现类如LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable和Properties的特点和用途。

HashMap底层实现原理（以jdk7为例）

jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同

HashMap源码中的重要常量

HashMap何时进行扩容

Map实现类之二：LinkedHashMap

Map实现类之三：TreeMap

Map实现类之四：Hashtable

Map实现类之五：Properties

HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable、Properties区别

Map接口

Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value

Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据

Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法

常用String类作为Map的“键”

key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value

Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和 Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

Map接口常用方法

添加、删除、修改操作：

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

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

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

 void clear()：清空当前map中的所有数据

元素查询的操作：

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

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

 boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value（先调用HashCode(),equals()）

 int size()：返回map中key-value对的个数

 boolean isEmpty()：判断当前map是否为空

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

元视图操作的方法：

 Set keySet()：返回所有key构成的Set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

import org.junit.Test;

import java.util.*;

/**
 * @author light
 * @Description   Map接口常用方法
 * @create 2023-01-19 15:41
 */
public class MapTest {
    @Test
    public void test1(){
        /*
         *  添加、删除、修改操作：
         *  Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
         *  void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
         *  Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
         *  void clear()：清空当前map中的所有数据
         */

        //添加
        Map map=new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put("BB",345);
        map.put("CC",789);
        map.put("DD",234);
        map.put("EE",567);
        //修改
        map.put("AA","abc");
        System.out.println(map);

        Map map1=new HashMap();
        map1.put("ff","qwe");
        map1.put("KK",5667);

        map.putAll(map1);

        System.out.println(map);

        //remove(object key)
        Object remove = map.remove("K");
        System.out.println(remove);
        System.out.println(map);

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


    }

    @Test
    public void test2(){

        /*
         *  元素查询的操作：
         *  Object get(Object key)：获取指定key对应的value
         *  boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
         *  boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
         *  int size()：返回map中key-value对的个数
         *  boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
         *  boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
         */
        Map map=new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put("BB",345);
        map.put("CC",789);
        map.put("DD",234);
        map.put("EE",567);

        System.out.println(map.get("AA"));

    }

    @Test
      public void test3(){
        /*
         *  元视图操作的方法：(遍历）
         *  Set keySet()：返回所有key构成的Set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
         *
         */

        Map map=new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put("BB",345);
        map.put("CC",789);
        map.put("DD",234);
        map.put("EE",567);

        //遍历所有key集:keySet()
        Set set=map.keySet();

        Iterator iterator = set.iterator();

        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }

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

        //遍历所有value集
        Collection coll=map.values();

//        Iterator iterator1 = coll.iterator();
//
//        while(iterator1.hasNext()){
//            System.out.println(iterator1.next());
//        }

        for(Object col:coll){
            System.out.println(col);
        }

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

        //遍历所有key-value集

        Set entry=map.entrySet();

        //方式一：enytrySet()
        Iterator iterator2 = entry.iterator();

        while (iterator2.hasNext()){

//            System.out.println(iterator2.next());
            Object obj = iterator2.next();
            Map.Entry e=(Map.Entry) obj;
            System.out.println(e.getKey() + "------>" + e.getValue());
            }
        System.out.println("************************");

        //方式二：

        Set setKey=map.keySet();//返回所有key构成的Set集合
        Iterator iterator1 = setKey.iterator();
        while(iterator1.hasNext()){
            Object next = iterator1.next();
            Object o = map.get(next);
            System.out.println(next+ "==========" +o);
        }
    }
}

Map实现类之一：HashMap

HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。

允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。

所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以，key所在的类要重写： equals()和hashCode()

所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以，value所在的类要重写：equals()

一个key-value构成一个entry

所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的

HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true， hashCode 值也相等。

HashMap 判断两个 value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。

HashMap的存储结构

JDK 7及以前版本：HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)

JDK 8版本发布以后：HashMap是数组+链表+红黑树实现。

HashMap底层实现原理（以jdk7为例）

HashMap map=new HashMap();

在实例化后，底层创建了长度为16的一维数组 Entry[] table

......(可能已经执行了许多put()操作）

map.put(key,value);

首先，调用key所在类的hashCode()计算出key的哈希值，此哈希值在经过某种算法之后得到了Entry数组在内存中的位置；

1）如果此位置上的数为空，则此时key-value添加成功（情况一）

2）如果此位之上的数不为空，则意味着此位之上已经存在一个或多个数据（以链表形式存在），比较key和已经存在的一个或多个数据的哈希值：

--2.1如果key的哈希值和已经存在的数据的哈希值不同，则此时key-value添加成功（情况二）

--2.2如果key的哈希值和已经存在的数据的哈希值相同，则调用key所在的类的equals()方法继续进行比较：

--2.2.1若equals()返回false，则添加不成功

--2.2.2若equals()返回true，则添加成功（情况三）

补充：关于情况二和情况三：此时key-value和原来的数据以链表形式存储

在添加过程中，会涉及扩容问题，当超出临界值是（且要放得位置非空），默认扩容方式：扩容为原来的2倍，并将原数组数据复制过来

jdk8相较于jdk7在底层实现方面的不同

1.new HashMap()：底层没有创建一个长度为16的数组

2.jdk8中底层数组是Node[]，而非Entry[]

3.首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组

4.jdk7中底层结构只有数组+链表；jdk8中底层结构为数组+链表+红黑树；

当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的属于个数>8，且当当前数字组长度>64是，此时的索引位置上的数据改为红黑树存储

HashMap源码中的重要常量

HashMap何时进行扩容

当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数 size)*loadFactor（填充因子）时，就会进行数组扩容， loadFactor 的默认值 (DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍