Java Collections Framework（2）
一、Map接口
Map 接口没有继承Collection接口,意味着他不具备迭代器的方法
Map与List、Set接口不同，它是由一系列键值对组成的集合，提供了key到Value的映射。在Map中它保证了key与value之间的一一对应关系。也就是说一个key对应一个value，所以它不能存在相同的key值，当然value值可以相同。
Map体系结构大致为:
二、HashMap
以哈希表数据结构实现，查找对象时通过哈希函数计算其位置，它是为快速查询而设计的，其内部定义了一个hash表数组 Node[ ] table （jdk 1.8 之前是Entry[ ] table）。通过哈希函数将元素的哈希地址转换成数组中的索引，如果有冲突，则使用散列链表的形式将所有相同哈希地址的元素串起来。
数据结构示意图：
HashMap集合存取数据是怎么实现的？（HashMap的底层实现原理?）
底层存储数据的结构是”哈希表/散列表“，什么是哈希表？其实就是数组+链表的结合体：
1.数组的数据查询效率极高，增删效率低；
2.而链表的数据增删效率极高，查询效率低。
所以结合上述两种数据结构的优点，哈希表的随机增删，以及查询效率都很高
---->增删是在链表上完成，而查询只需要部分扫描即可。
map.put(k，v)实现原理：
第一步：先将k，v封装到Node对象中。
Node对象包含四个属性（Object k；Object v；int hash; Node next）
Node next：代表链表上下一个节点对象的地址值
第二步：底层调用k的HashCode()方法得出哈希值，然后通过哈希算法将其转换成数组下标(int hash)。
第三步：如果当前数组下标位置上没有元素，就把Node添加到这个位置上了；
如果说对应下标的位置上有链表，此时会拿着k和链表上每一个节点的k进行equals比较，
只有所有的比较结果都是false，那么这个新的节点才会被添加到链表末尾，只要有一个
equals返回了true，那么这个节点的value将会被覆盖掉。
map.get(k)实现原理：
第一步：调用k的HashCode()方法得出哈希值，然后通过哈希算法将其转换成数组下标。
第二步：通过数组下标快速定位到某个位置上
第三步：如果当前数组下标位置上没有元素，返回的value即为null。如果这个位置上有单向链表，
那么会拿着参数k和单向链表上的每个节点中的k进行equals，如果所有的equals方法返回false，
那么get方法返回null。只要其中一个节点的k和参数k的比较结果是true，那么此时这个节点的value
就是我们要找的value，get方法最终返回这个要找的value。
注意：
同一个单向链表上的所有节点的hash值都相同，因为他们的数组下表都相同。
但是同一个链表上的k与k的equals方法肯定是返回false，都不相等。
疑问：hashCode()方法需要重写，在重写的时候返回一个固定值可以吗？会出现什么问题？
假设一：将所有的hashCode()方法返回值都设定为某个值，那么会导致哈希表变成了纯单向链表。
这种情况我们称为“散列分布不均匀”
假设二：将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，这样则会导致哈希表变成了一维数组了，
没有链表的概念了。也是 “散列分布不均匀”。
所以，哈希表HashMap在使用不当时会无法发挥其性能！
--->那什么是“散列分布均匀”呢？
假设有100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的分布，我们则称为“散列分布均匀”。
【重点】放在HashMap集合key部分的元素，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode方法和equals方法。
【重点】HashMap集合集合底层数组的初始化容量必须是2的倍数，这也是官方推荐的，这个是因为达到散列均匀，
为了提高HashMap集合的存取效率，所必须的。
HashMap集合的默认初始化容量时16，默认加载因子是0.75（也就是集合底层数组的容量达到75%时，数组开始扩容）
在JDK 1.8之后，如果哈希表单向链表中的元素超过8个，单向链表这种数据结构就会变成红黑树；
当红黑黑树上的节点数量小于6时，会重新把红黑树变成单向链表数据结构。
这种方式也是为了提高检索效率，二叉树的检索会再次缩小扫描范围。
JDK8.0相较于JDK7.0在底层实现方面的不同？
注意：
- 在HashMap中的key允许为null,这样的key有且仅有一个 ; 而一个key或多个key所对应的value 也可以为null ;
- 底层数组的初始化容量必须是2的倍数 , 如果手动指定的长度不是 2 的 倍数,会给你纠正为最近的一个2 的幂次方的值。
三、LinkedHashMap
LinkedHashMap是HashMap的一个子类，它保留插入的顺序，如果需要输出的顺序和输入时的相同，那么就选用LinkedHashMap。底层是通过哈希表和链表实现的，它通过维护一个链表来保证对哈希表迭代时的有序性，而这个有序是指键值对插入的顺序。
根据链表中元素的顺序可以分为：按插入顺序的链表，和按访问顺序(调用get方法)的链表。默认是按插入顺序排序，如果指定按访问顺序排序，那么调用get方法后，会将这次访问的元素移至链表尾部，不断访问可以形成按访问顺序排序的链表。
由于LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap的性能，但在迭代访问Map里的全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。LinkedHashMap 的大致实现如下图所示，当然链表和哈希表中相同的键值对都是指向同一个对象，这里把它们分开来画只是为了呈现出比较清晰的结构。
四、HashTable
Hashtable同样是基于哈希表实现的，同样每个元素是一个key-value对，其内部也是通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。Hashtable也是JDK1.0引入的类，是线程安全的，能用于多线程环境中。
HashTable和HashMap区别？
- Hashtable继承自Dictionary类，而HashMap继承自AbstractMap类。但二者都实现了Map接口。
- Hashtable 中的方法是Synchronize的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非Synchronize的。
- HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsValue和containsKey，因为contains方法容易让人引起误解。 Hashtable则保留了contains，containsValue和containsKey三个方法，其中contains和containsValue功能相同。Hashtable的ContainsKey方法和ContainsValue的源码：
public boolean containsValue(Object value) { return contains(value); } - Hashtable中，key和value都不允许出现null值。但是如果在Hashtable中有类似put(null,null)的操作，编译同样可以通过，因为key和value都是Object类型，但运行时会抛出NullPointerException异常，这是JDK的规范规定的。HashMap中，null可以作为键，当get()方法返回null值时，可能是 HashMap中没有该键，也可能使该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个键， 而应该用containsKey()方法来判断。
- 遍历的内部实现不同， Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因，Hashtable还使用了Enumeration的方式 。
- 内部实现使用的数组初始化和扩容方式不同，HashTable中hash数组默认大小是11，增加的方式是将容量变为原来的2倍加1。
五、TreeMap
TreeMap 是一个有序的key-value集合，非同步，基于红黑树（Red-Black tree）实现，每一个key-value节点作为红黑树的一个节点。TreeMap存储时会进行排序的，会根据key来对key-value键值对进行排序，其中排序方式也是分为两种，一种是自然排序，一种是定制排序，具体取决于使用的构造方法。
自然排序：TreeMap中所有的key必须实现Comparable接口，并且所有的key都应该是同一个类的对象，否则会报ClassCastException异常。
定制排序：定义TreeMap时，创建一个comparator对象，该对象对所有的treeMap中所有的key值进行排序，采用定制排序的时候不需要TreeMap中所有的key必须实现Comparable接口。
TreeMap判断两个元素相等的标准：两个key通过compareTo()方法返回0，则认为这两个key相等。
如果使用自定义的类来作为TreeMap中的key值，且想让TreeMap能够良好的工作，则必须重写自定义类中的equals()方法，TreeMap中判断相等的标准是：两个key通过equals()方法返回为true，并且通过compareTo()方法比较应该返回为0。
