java中 Map接口的基本使用及原理

• 将键(key) 映射到值(value)的对象，
• 一个映射不能包含相同的key
• 一个key只能映射一个value
• 可以存储多个键值对
• 具体的实现类有： hashMap、hashtable、linkedHashMap

• 基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。 （除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。）此类不保证映 射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

 // 创建一个映射
Map dict = new HashMap<>();

// 向映射中添加一个键值对
dict.put(1, "张三");
dict.put(2, "李四");
dict.put(3, "王五");

// 根据key 获取 value
System.out.println(dict.get(1));
System.out.println(dict.get(2));
System.out.println(dict.get(3));



// 对映射进行遍历操作

• 对映射进行遍历方法

System.out.println("--------------------------");
System.out.println("使用获取Entry对象集合的方式来遍历");
// 方法1. 获取Entry对象集合
Set> entryset = dict.entrySet();
// 集合可以使用foreach
// 每次返回的都是一个May.Entry 类型的一个对象， 这个对象主要存储 一个key， 和一个 value 两个属性
for (Map.Entry entry : entryset) {
    System.out.println(entry.getKey() + "-->" + entry.getValue());
}

System.out.println("--------------------------");
System.out.println("使用获取key的集合方式来遍历");
// 方法2， 获取 key的集合
Set keySet = dict.keySet();
// for(Integer k : keySet) {
//    System.out.println(k + "-->" + dict.get(k));
// }
keySet.forEach(k -> System.out.println(k + "-->" + dict.get(k)));

System.out.println("--------------------------");
System.out.println("直接获取value集合， 直接遍历");
// 方法3. 直接获取value 集合
Collection valueSet = dict.values();
valueSet.forEach( v -> System.out.println(v));

System.out.println("--------------------------");
System.out.println("直接遍历");
// 方法4. 直接forEach
dict.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "-->" + v));

• HashMap实现原理

  • 基于哈希表(数组 + 链表 + 二叉树(红黑树) , JDK1.8后添加的二叉树

  • 默认的加载因子为0.75,默认的数组(哈希表)大小为16

  • 怎么将对象存储在哈希表中呢？

    • 将key 通过内部的hash()方法 计算出hash值， 在通过这个值 与 数组的长度求余数， 来决定这个对象在数组中所存储的位置

      如果多个对象都存储这个位置时， 那么以链表的形式进行存储， 在JDK1.8中， 当链表的大小大于8

      时， 那么该链表会转换为红黑树结构进行存储。

  • 那么这个哈希表怎么扩充的呢？

    • 当数组的容量超过75%(加载因子的百分比), 那么数组需要扩充
    • 扩充算法： 当前的容量 << 1位(扩大到原来的两倍)，
    • 注意：
      • 如果扩充的次数过多， 会影响性能 ， 因为每次扩充，都要将原来的hash表重新散列(每个对象重新计算新的存储位置)， 所以， 尽量减少扩充带来的性能影响。
      • 是线程不安全的， 建议在单线程中使用

public class Hashtable extends Dictionary implements Map, Cloneable, Serializable

• 此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。任何非 null 对象都可以用作键或值。 为了成功地在哈希表中存储和获取对象，用作键的对象必须实现 hashCode 方法和 equals 方法。
• 基本使用

// 创建一个hashtable
Hashtable dict = new Hashtable<>();
// 向映射中添加一个键值对
dict.put(1, "张三");
dict.put(2, "李四");
dict.put(3, "王五");

// 遍历
dict.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));

• 实现原理
  • 基于hash表(数组 + 链表)实现
  • 默认数组的大小位11， 加载因子为0.75
  • 数组扩充算法：原数组 << 1 + 1 (扩大到原来的两倍 + 1)
  • 是线程安全的， 建议使用在多线程中

public class linkedHashMapextends HashMap implements Map

• 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。
• 基本使用

// 创建linkedHashMap 实例
linkedHashMap dict = new linkedHashMap<>();
dict.put(1, "张三");
dict.put(2, "李四");
dict.put(3, "王五");

// 遍历
dict.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));

• 实现原理
  • 因为它继承与 HashMap， 所以底层原理差不多
  • 那么与 HashMap的区别呢？
    • 由于HashMap 不能保证顺序恒久不变， 此类使用了一个双重链接表来维护元素添加的顺序。

• 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。

public class TreeMap extends AbstractMapimplements NavigableMap, Cloneable, Serializable

• 使用

// 创建TreeMap实例
TreeMap dict = new TreeMap<>();
dict.put(new Dog2("wangwang", 2, 1), "dog1");
dict.put(new Dog2("erha", 3, 1), "dog2");
dict.put(new Dog2("keji", 2, 3), "dog3");

dict.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "-->" + v));

• 实现原理
  • 基于二叉树的红黑数实现
  • 存储数据时， 当key 相同时，key不会变， 而value会被覆盖

HashMap map = new HashMap<>();
// 添加
map.put(1, "张三");
// 如果不存在则添加
map.putIfAbsent(2, "李四");
map.putIfAbsent(3, "王五");
map.putIfAbsent(4, "赵六");
map.putIfAbsent(5, "王二麻子");
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));
// 获取值, 如果不存在，则返回提供的默认值
System.out.println(map.getOrDefault(100, "null"));


System.out.println("------------------111");
// 删除值， 可以根据key来删除， 也可以根据key + value 来删除
map.remove(1); // 删除成功
// param1: 操作的key， param2： key的值
map.remove(5, "赵六"); // key为5 ，但value 不为 '赵六'， 没有删除
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));




System.out.println("----------------222");
// param1: 要操作的key， param2: 要替换的值
map.replace(5, "王三麻子");
// param1: 要操作的key， param2: 旧值， param3： 新值
map.replace(4, "赵六", "赵7");
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));



System.out.println("--------------------333");
// param1: 要操作的key， param2: lambda表达式， 返回值就是key 的新值
map.compute(5, (k, oldV) -> oldV + "牛了b了");
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));



System.out.println("-----------------------4444");
// 如果存在则修改
map.computeIfPresent(2, (k, oldV) -> oldV + "n l b l");
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));



System.out.println("-----------------------555");
// 如果不存在则修改
map.computeIfAbsent(10, (v) -> "jbn");
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + "->>" + v));