Map 映射

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本文介绍了Java中的Map接口及其常见实现类：Hashtable、HashMap、LinkedHashMap和TreeMap。详细讲解了各实现类的特点、适用场景及主要方法，包括同步性、数据结构和排序特性等。

Map 映射

Map是一个以键值对存储的接口

图来自作者 Snow、杨

Map特点

数据结构里面包含键值对
一个键对应一个值
键是唯一的，一个键对应的值也是唯一的

java中的Map

Hashtable （同步，慢，数据量小）
HashMap（不支持同步，快，数据量大）
Properties（同步，文件形式，数据量小）

Hashtable

K-V 对，K和V都不允许为null。
同步，多线程安全
无序的
适合小数据量

主要方法

void clear()
将此哈希表清空，使其不包含任何键。
Object clone()
创建此哈希表的浅表副本。
boolean contains(Object value)
测试此映射表中是否存在与指定值关联的键。
boolean containsKey(Object key)
测试指定对象是否为此哈希表中的键。
boolean containsValue(Object value)
如果此 Hashtable 将一个或多个键映射到此值，则返回 true。
Enumeration elements()
返回此哈希表中的值的枚举。
boolean equals(Object o)
按照 Map 接口的定义，比较指定 Object 与此 Map 是否相等。
V get(Object key)
返回指定键所映射到的值，如果此映射不包含此键的映射，则返回 null. 更确切地讲，如果此映射包含满足 (key.equals(k)) 的从键 k 到值 v 的映射，则此方法返回 v；否则，返回 null。
int hashCode()
按照 Map 接口的定义，返回此 Map 的哈希码值。
boolean isEmpty()
测试此哈希表是否没有键映射到值。
Enumeration keys()
返回此哈希表中的键的枚举。
Set keySet()
返回此映射中包含的键的 Set 视图。
V put(K key, V value)
将指定 key 映射到此哈希表中的指定 value。
void putAll(Map<? extends K,? extends V> t)
将指定映射的所有映射关系复制到此哈希表中，这些映射关系将替换此哈希表拥有的、针对当前指定映射中所有键的所有映射关系。
protected void rehash()
增加此哈希表的容量并在内部对其进行重组，以便更有效地容纳和访问其元素。
V remove(Object key)
从哈希表中移除该键及其相应的值。
int size()
返回此哈希表中的键的数量。
String toString()
返回此 Hashtable 对象的字符串表示形式，其形式为 ASCII 字符 ", " （逗号加空格）分隔开的、括在括号中的一组条目。
Collection values()
返回此映射中包含的键的 Collection 视图。

public class HashtableTest {

	public static void main(String[] args) {
		Hashtable<Integer,String> ht =new  Hashtable<Integer,String>();
		//ht.put(1, null); 编译不报错  运行报错
		//ht.put(null,1);  编译报错
		ht.put(1000, "aaa");
		ht.put(2, "bbb");
		ht.put(30000, "ccc");
		System.out.println(ht.contains("aaa"));  //与containsValue 一样
		System.out.println(ht.containsValue("aaa"));
		System.out.println(ht.containsKey(30000));
		System.out.println(ht.get(30000));
		
		ht.put(30000, "ddd");  //更新覆盖ccc
		System.out.println(ht.get(30000));
		
		ht.remove(2);
		System.out.println("size: " + ht.size());
		
		ht.clear();
		System.out.println("size: " + ht.size());
		
		
		Hashtable<Integer,String> ht2 =new  Hashtable<Integer,String>();
		for(int i=0;i<100000;i++)
		{
			ht2.put(i, "aaa");
		}
		traverseByEntry(ht2);
		traverseByKeySet(ht2);
		traverseByKeyEnumeration(ht2);		
	}
	
	public static void traverseByEntry(Hashtable<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============Entry迭代器遍历==============");
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = ht.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
	
	
	public static void traverseByKeySet(Hashtable<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============KeySet迭代器遍历=============="); 
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Integer> iter = ht.keySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    key = iter.next();		    
		    // 获取value
		    value = ht.get(key);
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
	
	
	public static void traverseByKeyEnumeration(Hashtable<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============KeyEnumeration迭代器遍历=============="); 
		Integer key;
		String value;
		Enumeration<Integer> keys = ht.keys();
		while(keys.hasMoreElements()) {
		    key = keys.nextElement();   
		    // 获取value
		    value = ht.get(key);
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
}


结果
true
true
true
ccc
ddd
size: 2
size: 0
============Entry迭代器遍历==============
9916800纳秒
============KeySet迭代器遍历==============
8998100纳秒
============KeyEnumeration迭代器遍历==============
7309100纳秒

HashMap

K-V对，K和V都允许为null。
不同步，多线程不安全
无序的
key是唯一的，判断key是否重复需要重写hashCode方法和equals方法和set一样

主要方法

void clear()
从此映射中移除所有映射关系。
boolean containsKey(Object key)
如果此映射包含对于指定键的映射关系，则返回 true。
boolean containsValue(Object value)
如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
V get(Object key)
返回指定键所映射的值；如果对于该键来说，此映射不包含任何映射关系，则返回 null。
boolean isEmpty()
如果此映射不包含键-值映射关系，则返回 true。
V put(K key, V value)
在此映射中关联指定值与指定键。
V remove(Object key)
从此映射中移除指定键的映射关系（如果存在）。
int size()
返回此映射中的键-值映射关系数。
Collection values()
返回此映射所包含的值的 Collection 视图。

public class HashMapTest {

	public static void main(String[] args) {
		HashMap<Integer,String> hm =new  HashMap<Integer,String>();
		hm.put(1, null); 
		hm.put(null, "abc");  
		hm.put(1000, "aaa");
		hm.put(2, "bbb");
		hm.put(30000, "ccc");
		System.out.println(hm.containsValue("aaa"));
		System.out.println(hm.containsKey(30000));
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		hm.put(30000, "ddd");  //更新覆盖ccc
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		hm.remove(2);
		System.out.println("size: " + hm.size());
		
		hm.clear();
		System.out.println("size: " + hm.size());
		
		
		HashMap<Integer,String> hm2 =new  HashMap<Integer,String>();
		for(int i=0;i<100000;i++)
		{
			hm2.put(i, "aaa");
		}
		traverseByEntry(hm2);
		traverseByKeySet(hm2);		
	}
	
	public static void traverseByEntry(HashMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============Entry迭代器遍历==============");
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = ht.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
	
	
	public static void traverseByKeySet(HashMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============KeySet迭代器遍历=============="); 
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Integer> iter = ht.keySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    key = iter.next();		    
		    // 获取value
		    value = ht.get(key);
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
}
结果
true
true
ccc
ddd
size: 4
size: 0
============Entry迭代器遍历==============
15231300纳秒
============KeySet迭代器遍历==============
10662800纳秒

LinkedHashMap

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。）
基于双向链表的维持插入顺序的HashMap
输出key的顺序和插入key的顺序一样

主要方法

void clear()
从该映射中移除所有映射关系。
boolean containsValue(Object value)
如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
V get(Object key)
返回此映射到指定键的值。
protected boolean removeEldestEntry(Map.Entry<K,V> eldest)
如果此映射移除其最旧的条目，则返回 true。

public class LinkedHashMapTest {

	public static void main(String[] args) {
		LinkedHashMap<Integer,String> hm =new  LinkedHashMap<Integer,String>();
		hm.put(1, null); 
		hm.put(null, "abc");  
		hm.put(1000, "aaa");
		hm.put(2, "bbb");
		hm.put(30000, "ccc");
		System.out.println(hm.containsValue("aaa"));
		System.out.println(hm.containsKey(30000));
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		hm.put(30000, "ddd");  //更新覆盖ccc
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		hm.remove(2);
		System.out.println("size: " + hm.size());
		
		//hm.clear();
		//System.out.println("size: " + hm.size());
		
		System.out.println("遍历开始==================");
		
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = hm.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		System.out.println("遍历结束==================");		
		
		LinkedHashMap<Integer,String> hm2 =new  LinkedHashMap<Integer,String>();
		for(int i=0;i<100000;i++)
		{
			hm2.put(i, "aaa");
		}
		traverseByEntry(hm2);
		traverseByKeySet(hm2);		
	}
	
	public static void traverseByEntry(LinkedHashMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============Entry迭代器遍历==============");
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = ht.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
	
	
	public static void traverseByKeySet(LinkedHashMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============KeySet迭代器遍历=============="); 
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Integer> iter = ht.keySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    key = iter.next();		    
		    // 获取value
		    value = ht.get(key);
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
}
结果

true
true
ccc
ddd
size: 4
遍历开始==================
Key:1, Value:null
Key:null, Value:abc
Key:1000, Value:aaa
Key:30000, Value:ddd
遍历结束==================
============Entry迭代器遍历==============
6996501纳秒
============KeySet迭代器遍历==============
8241700纳秒

TreeMap

基于红黑树（Red-Black tree）的 NavigableMap 实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。
无序，不允许重复（无序指元素顺序与添加顺序不一致）
TreeMap集合默认会对键进行排序，所以键必须实现自然排序和定制排序中的一种
底层使用的数据结构是二叉树
key不能为null

public class TreeMapTest {

	public static void main(String[] args) {
		TreeMap<Integer,String> hm =new  TreeMap<Integer,String>();
		hm.put(1, null); 
		//hm.put(null, "abc");  编译没错，运行报空指针异常  
		hm.put(1000, "aaa");
		hm.put(2, "bbb");
		hm.put(30000, "ccc");
		System.out.println(hm.containsValue("aaa"));
		System.out.println(hm.containsKey(30000));
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		hm.put(30000, "ddd");  //更新覆盖ccc
		System.out.println(hm.get(30000));
		
		//hm.remove(2);
		System.out.println("size: " + hm.size());
		
		//hm.clear();
		//System.out.println("size: " + hm.size());
		
		System.out.println("遍历开始==================");
		
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = hm.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		System.out.println("遍历结束==================");
		
		TreeMap<Integer,String> hm2 =new  TreeMap<Integer,String>();
		for(int i=0;i<100000;i++)
		{
			hm2.put(i, "aaa");
		}
		traverseByEntry(hm2);
		traverseByKeySet(hm2);		
	}
	
	public static void traverseByEntry(TreeMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============Entry迭代器遍历==============");
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Entry<Integer, String>> iter = ht.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    Map.Entry<Integer, String> entry = iter.next();
		    // 获取key
		    key = entry.getKey();
		    // 获取value
		    value = entry.getValue();
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
	
	
	public static void traverseByKeySet(TreeMap<Integer,String> ht)
	{
		long startTime = System.nanoTime();
		System.out.println("============KeySet迭代器遍历=============="); 
		Integer key;
		String value;
		Iterator<Integer> iter = ht.keySet().iterator();
		while(iter.hasNext()) {
		    key = iter.next();		    
		    // 获取value
		    value = ht.get(key);
		    //System.out.println("Key:" + key + ", Value:" + value);
		}
		long endTime = System.nanoTime();
	    long duration = endTime - startTime;
	    System.out.println(duration + "纳秒");
	}
}

结果

true
true
ccc
ddd
size: 4
遍历开始==================
Key:1, Value:null
Key:2, Value:bbb
Key:1000, Value:aaa
Key:30000, Value:ddd
遍历结束==================
============Entry迭代器遍历==============
8653800纳秒
============KeySet迭代器遍历==============
21590599纳秒

Properties

继承与Hashtable
可以将K-V对保持在文件中
适用于数据量小的配置文件
从文件加载load方法，写入到文件中store方法
获取属性getProperty方法，设置属性setProperty

//关于Properties类常用的操作
public class PropertiesTest {
    //根据Key读取Value
    public static String GetValueByKey(String filePath, String key) {
        Properties pps = new Properties();
        try {
            InputStream in = new BufferedInputStream (new FileInputStream(filePath));  
            pps.load(in); //所有的K-V对都加载了
            String value = pps.getProperty(key);
            //System.out.println(key + " = " + value);
            return value;
            
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            return null;
        }
    }
    
    //读取Properties的全部信息
    public static void GetAllProperties(String filePath) throws IOException {
        Properties pps = new Properties();
        InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(filePath));
        pps.load(in); //所有的K-V对都加载了
        Enumeration en = pps.propertyNames(); //得到配置文件的名字
        
        while(en.hasMoreElements()) {
            String strKey = (String) en.nextElement();
            String strValue = pps.getProperty(strKey);
            //System.out.println(strKey + "=" + strValue);
        }
        
    }
    
    //写入Properties信息
    public static void WriteProperties (String filePath, String pKey, String pValue) throws IOException {
        File file = new File(filePath);
    	if(!file.exists())
    	{
    		file.createNewFile();
    	}
    	Properties pps = new Properties();
        
        InputStream in = new FileInputStream(filePath);
        //从输入流中读取属性列表（键和元素对） 
        pps.load(in);
        //调用 Hashtable 的方法 put。使用 getProperty 方法提供并行性。  
        //强制要求为属性的键和值使用字符串。返回值是 Hashtable 调用 put 的结果。
        OutputStream out = new FileOutputStream(filePath);
        pps.setProperty(pKey, pValue);
        //以适合使用 load 方法加载到 Properties 表中的格式，  
        //将此 Properties 表中的属性列表（键和元素对）写入输出流  
        pps.store(out, "Update " + pKey + " name");
        out.close();
    }
    
    public static void main(String [] args) throws IOException{
    	System.out.println("写入Test.properties================");
        WriteProperties("Test.properties","name", "12345");
        
        System.out.println("加载Test.properties================");
        GetAllProperties("Test.properties");
        
        System.out.println("从Test.properties加载================");
        String value = GetValueByKey("Test.properties", "name");
        System.out.println("name is " + value);
    }
}


结果

写入Test.properties================
加载Test.properties================
从Test.properties加载================
name is 12345