1、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，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 中的 key 用Set来存放，不允许重复，key对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法。
- Map中的value用Collection来存放，可重复，value所在的类要重写equals()方法。
- 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
- 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
(1) 常用方法
增删改操作
- bject 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
2、HashMap类
- 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。
- 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
- 所有的key构成的集合是Set：无序的、不可重复的。key所在的类要重写：equals()和hashCode()。key相等的标准是： equals() 方法返回 true，hashCode 值也相等。
- 所有的value构成的集合是Collection：无序的、可以重复的。value所在的类要重写： equals()。value相等的标准是：equals() 方法返回 true。
(1) JDK1.7底层原理
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HashMap内部结构
- HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。 当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity（16）的Entry数组， 这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)， 在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)， 每个bucket都有自己的索引， 系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
- 每个bucket中存储一个元素， 即一个Entry对象， 但每一个Entry对象可以带一个引用变量， 用于指向下一个元素， 因此， 在一个桶中， 就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。
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添加元素过程
- 向HashMap中添加entry1(key， value)， 需要首先计算entry1中key的哈希值(根据key所在类的hashCode()计算得到)， 此哈希值经过处理以后， 得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i。
- 如果位置i上没有元素， 则entry1直接添加成功。 如果位置i上已经存在entry2(或还有链表存在的entry3， entry4)， 则需要通过循环的方法， 依次比较entry1中key和其他的entry。 如果彼此hash值不同， 则直接添加成功。
- 如果hash值相同， 继续比较二者是否equals。 如果返回值为true， 则使用entry1的value去替换equals为true的entry的value。 如果遍历一遍以后， 发现所有的equals返回都为false,则entry1仍可添加成功。 entry1指向原有的entry元素。
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扩容机制
- 当HashMap中的元素越来越多的时候， hash冲突的几率也就越来越高， 因为数组的长度是固定的。 所以为了提高查询的效率， 就要对HashMap的数组进行扩容， 而在HashMap数组扩容之后， 最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置， 并放进去， 这就是resize。
- 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 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，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
(2) JDK1.8底层原理
源码属性说明：
- 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
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内部结构
- HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。 当实例化一个HashMap时， 会初始化initialCapacity和loadFactor， 在put第一对映射关系时， 系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组， 这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)， 在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)， 每个bucket都有自己的索引， 系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
- 每个bucket中存储一个元素， 即一个Node对象， 但每一个Node对象可以带一个引用变量next， 用于指向下一个元素， 因此， 在一个桶中， 就有可能生成一个Node链。 也可能是一个一个TreeNode对象， 每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right， 因此， 在一个桶中， 就有可能生成一个TreeNode树。 而新添加的元素作为链表的last， 或树的叶子结点。
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扩容机制
- 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 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，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
- 当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。
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关于映射关系的key是否可以修改？ answer：不要修改
- 映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。
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负载因子
- 负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
- 负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
- 负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
- 按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。
(3) JDK1.8与JDK1.7的不同
- HashMap map = new HashMap();//默认情况下，先不创建长度为16的数组当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
- 数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
- 形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
- 当数组指定索引位置的链表长度大于8时，且map中的数组的长度大于64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。
(4) LinkedHashMap
- LinkedHashMap 是 HashMap 的子类
- 在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序。与HashMap不同的是使用Entry存储元素
- 与LinkedHashSet类似， LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代。顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
(5) 面试题：
- HashMap的底层实现原理？
- HashMap 和 Hashtable的异同？
- CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲)
3、TreeMap类
- TreeMap存储 Key-Value 对时， 需要根据 key-value 对进行排序。TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态。
- TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
- TreeMap 的 Key 的排序：
- 自然排序： TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
- 定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口
- TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。
4、HashTable类
- Hashtable是个古老的 Map 实现类， JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
(1) 与HashMap比较
- 相同点
- 实现原理相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。
- Hashtable也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
- Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准， 与HashMap一致。
- 不同点
- Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
(2) Properties
- Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件
- 由于属性文件里的 key、 value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key和 value 都是字符串类型
- 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法
5、Collections工具类
- Collections 是一个操作 Set、 List 和 Map 等集合的工具类
- Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
(1) 排序方法：
- reverse(List)： 反转 List 中元素的顺序
- 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) 查找替换方法：
- 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
(3) 线程同步控制方法：
ArrayList和HashMap都是线程不安全的，如果程序要求线程安全，我们可以将ArrayList、HashMap转换为线程的。使用synchronizedList(List list） 和 synchronizedMap(Map map）
(4) 集合常用排序方法
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Arrays.sort()，此方法针对数组进行排序
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public static <T> void sort(T[] a, Comparator<? super T> c)：
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数组元素为基本数据类型，那么可以不写比较器参数
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数组元素为对象类型，要实现比较器
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要么在对象的类中实现自然排序Comparable接口
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要么在sort参数提供定制排序对象Comparator类
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Collections.sort()，针对集合框架中的动态数组，链表，树，哈希表等（ ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、HashMap、LinkedHashMap ）进行排序。
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public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)
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集合元素为基本数据类型，那么可以不写比较器参数
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集合元素为对象类型，要实现比较器
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要么在对象的类中实现自然排序Comparable接口
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要么在sort参数提供定制排序对象Comparator类
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List.sort(Comparator<? super T> c),针对于集合，好像用得不多？
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必须实现定制排序Comparator，任何类型都得实现。
