Map实现类

Map实现类

一，Map的实现类的结构

|----Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x)
-----|----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
----------|----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。
-----|----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序，底层使用红黑树
-----|----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
----------|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

HashMap的底层：

1. 数组+链表 （jdk7及之前）
2. 数组+链表+红黑树 （jdk 8）

@Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
//        map = new Hashtable();
        map.put(null,123);
    }

二，Map结构的理解

Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）

Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value --->value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。

Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

三，HashMap的底层实现原理？

以JDK7为例说明：

HashMap map = new HashMap():
在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
...可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，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。 ----情况1
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(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
如果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：
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
如果equals()返回true:使用value1替换value2。

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。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. jdk 8底层的数组是：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底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
   4.1 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
   4.2 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

涉及到的定义的常量：

	  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
      DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
      threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
      TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
      MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

四，LinkedHashMap的底层实现原理(了解)

static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
           Entry<K,V> before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
           Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
              super(hash, key, value, next);
           }
       }

测试：

@Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map = new LinkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");
        System.out.println(map);
    }

五，Map中定义的方法

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
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

添加、删除、修改方法测试：

/*
 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
 */
    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加put()
        map.put("AA",123);
        map.put(45,183);
        map.put("BB",53);
        //修改
        map.put("AA",89);
        System.out.println(map);

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",183);
        map.putAll(map1);
        System.out.println(map);

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);
        System.out.println(map);

        //clear()
        map.clear();//与map = null操作不同
        System.out.println(map.size());
        System.out.println(map);
    }

元素查询方法测试：

/*
 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
     */
    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,183);
        map.put("BB",53);
        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("AA",123);
        map1.put(45,183);
        map1.put("BB",53);
        System.out.println(map.equals(map1));
        //get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));
        //boolean containsKey(Object key)
        System.out.println(map.containsKey("BB"));
        //boolean containsValue(Object value)
        System.out.println(map.containsValue(183));

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

原视图操作方法测试：

/*
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
 */
    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,183);
        map.put("BB",53);

        //遍历所有map的key :keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        //返回map所有value构成的Collection：values()
        Collection collection = map.values();
        for (Object o : collection) {
            System.out.println(o);
        }
        //返回map所有的key-value对构成的Set集合:entrySet()
        //方式一：
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object o = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) o;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
        }
        System.out.println();
        //方式二：
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);

        }
    }

面试题：
1. HashMap的底层实现原理？见上
2. HashMap 和 Hashtable的异同？见上
3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂未解答）