java集合之Map接口

一、Map的实现类大概结构：

---Map：双列数据，存储key-value对的数据（类似于高中的函数）

　　---HashMap：作为Map的主要实现类；线程不安全，效率高。可以存储null的key和value

　　　　---LinkedHashMap：作为HashMap的子类，保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。因为它在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个。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，比Map还早，1.0就有。线程安全的，效率低。不可以存储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：数组+链表（JDK7.0及之前）

　　　　　　　　 数组+链表+红黑树（JDK8.0）

 

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所在类要重写equals（）和hashCode（）。

Map中的value：无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value。——>value所在类要重写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JDK7.0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。

。。。put多次后。。。

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及计算以后，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者多个数据（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）

　　　　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。

在不断添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值（且要存放的位置非空），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。

JDK8.0相较于JJDK7.0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.底层数组是：Node【】，而非Entry【】

3.首次调用put（）时，底层创建长度为16的数组。

4.JDK7.0底层结构只有：数组+链表。而8.0中新增了红黑树。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有数据改为用红黑树存储。

 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY:HashMap的默认容量：16

 DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子：0.75（这个数越小，则数组利用率低，越大，则链表结构越复杂，经过测试0.75最好）

threshold：扩容的临界值=容量*填充因子：16*0.75 

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（小于这个值，不会生成红黑树，而是扩容）

 

四、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

 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

 

五、Collections工具类：操作Collection、Map的工具类

1、常用方法之排序操作：（均为static方法）

• reverse（List）：反转List中的元素的顺序
• shuffle（List）：对List集合元素进行随机排序
• sort（List）：根据元素的自然顺序对指定List集合元素按升序排序
• sort（List，Comparator）：根据指定的Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序
• swap（List，int，int）：将指定list集合中的i处元素和j处元素进行交换。

2、查找、替换：

• Object max（Collection）：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object max（Collection，Comparator）：根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
• Object min（Collection）
• Object min（Collection，Comparator）
• int frequency（Collection，Object）：返回指定集合中指定元素的出现次数
• void copy（List dest，List src）：将src中的内容复制到dest中
• boolean replaceAll（List list，Object oldVal，Object newVal）：使用新值替换List对象的所有旧值。