JAVA集合4（Map接口）

集合-HashMap 集合-Map接口及其多个实现类的对比

 * 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；可以存储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。（链式遍历）
 *                      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，方便找前一个和后一个。
 *                      对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
 *                      频繁的去遍历考虑使用linkedHashMap，除此之外没有特殊需求就HashMap就行。
 *         |----TreeMap:保证可以按照添加的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（在jdk1.0就有了）；线程安全的，效率低；不能存储null 的 key和value
 *              Properties作为Hashtable的子类
 *              |----Properties:常用来处理配置文件。特点：key和value都是String类型
 *
 *
 *      HashMap的底层：数组+链表  （jdk7及之前）
 *                    数组+链表+红黑树 （jdk 8）
 *
 *
 *  面试题：
 *  1. HashMap的底层实现原理？
 *  2. HashMap 和 Hashtable的异同？  见上面
 *  3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）

集合-Map中存储的key-value的特点

key不能重复，value是可以重复的。
所有的key用Set存，value用Collection存。
Map其实放的还是一个数据，这个数据叫Entry，只不过这个数据有两个属性，一个属性叫key，一个叫value。
每次放进俩属性，其实先包装成Entry。

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。HashMap用hashset存，linkedHashMap用linkset存。
 *     ↑---> 因为是不可重复的，所以要判断equals（），所以如果使用自定义的类，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 --->因为有个方法要判断集合中是否有一样的，要判断equals（），所以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

HashMap的在JDK7中的底层实现原理

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。此数组类型是Entry。
 *      ...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。比如原来存的是（tom，30），后来添加（tom，45）之后，就把（tom，30）替换了，只能查到（tom，45）了。
 *
 *       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。

HashMap的在JDK8中的底层实现原理

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有数据改为使用红黑树存储（为了遍历快，查找方便，提高效率）。

集合-HashMap在JDK7中的源码分析

集合-HashMap在JDK8中的源码分析

数组上链表和红黑树共存，能同时存在，都有，而不是有红黑树后就全改成红黑树。

*      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  ，临界值，不到16才扩，到12就可以扩容了。
 *      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
 *
 *      为什么填充因子0.75？
 *      答：hash随机插入到数组元素，并不是一个个的按顺序占用的数组，
 *      提前去扩是为了让出现链表少一些，如果加载因子尽可能的小一些，比如0.3，16×0.3约等于4，超过4个就要扩容，数组的利用率很低，
 *      如果太大，0.9，可能链表又有点多了，需要找个相对稳定的值。既不浪费数组空间，降低数组利用率，又使得链表少一些，经过统计学规律大量测试，可选择0.75这个数据达到最佳平衡。

集合-linkedHashMap的底层实现

 *  四、linkedHashMap的底层实现原理（了解）
 *      源码中：
 *      static class Entry extends HashMap.Node {
             Entry before, after;//这是比HashMap多出来的一行，能够记录添加的元素的先后顺序
             Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
                super(hash, key, value, next);
             }
         }

集合-Map中的常用方法

map.clear（）底层是把size设置为0，数组元素全设置成null。
isEmpty（）是判断size是否为0，为0就返回True。

常用方法的代码以及小的总结

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

import java.util.*;


public class MapTest {

    
    //迭代器是对于Collection来讲的，对于Map无法使用迭代器。要使用下面的迭代方式，使用元视图再加一些操作实现迭代，详见方式一，方式二。
    // Collection和Map不是父子类关系。

    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                System.out.println(iterator.next());
                //AA
                //BB
                //45
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
            //123
            //56
            //1234 values和key的输出顺序是一样的，123对应key的 AA，56对应key的BB,1234对应key的45
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的key-value
        //方式一：entrySet()
        Set entrySet = map.entrySet();此时返回到entrySet集合中的元素都是Map.Entry类型的
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是Map.Entry类型的
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            //entry.getKey()获取entry中的key值，entry.getValue()获取entry中的value值
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
            //AA---->123
            //BB---->56
            //45---->1234
        }
        System.out.println();
        //方式二(用key和value拼出来一个遍历entry的方法)：
        Set keySet = map.keySet();//key构成的Set
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);//获取对应key的value。
            System.out.println(key + "=====" + value);
            //AA=====123
            //BB=====56
            //45=====1234
        }
        //当然，直接sout （map），也能直接看见元素是啥，只不过这里我们想要把它取出来。
    }


    
    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));//123 ,获取指定key对应的value,如果key不存在，返回null。
        //containsKey(Object key),是否包含指定的key
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);//true

        isExist = map.containsValue(123);//是否包含指定的value
        System.out.println(isExist);//true

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());//true ,判断当前map是否为空

    }

    
    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA",123);//基本数据类型将以包装类的形式呈现，自动转化成包装类
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        //修改
        map.put("AA",87);//把key= "AA"的修改其value为87

        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",123);

        map.putAll(map1);//将m中的所有key-value对存放到当前map中

        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, CC=123, DD=123, 45=123}

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");//将移除键值对的value返回。
        //Object value = map.remove("CCC");//ccc不存在在map中，返回null。
        System.out.println(value);//123
        System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, DD=123, 45=123}

        //clear()
        map.clear();//与map = null操作不同，map还在，只是里面没东西了。
        System.out.println(map.size());//0
        System.out.println(map);//{}
    }

    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();//HashMap输出时不是按添加的顺序输出的。{345=BB, 123=AA, 12=CC}
        map = new linkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");

        System.out.println(map);//{123=AA, 345=BB, 12=CC}
        //linkedHashMap能记录谁先加的谁后加的，能按添加的顺序来遍历，来输出。
    }


    @Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();//可以存储null 的 key和value
        //map = new Hashtable();//不可以存储null 的 key和value，有一个是null都不行
        map.put(null,null);

    }
}

集合-TreeMap 集合-TreeMap两种添加方式的使用 User类

package com.atguigu.java;


public class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }

    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "name='" + name + ''' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }
}

TreeMapTest.java

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

import java.util.*;


public class TreeMapTest {

    //向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
    //这道题不能 根据age 也就是value排序，因为都是按照key排序的。
    //因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序

    //自然排序
    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();//TreeMap（）空参构造器会自定调用自然排序的逻辑
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
          //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
            // User{name='Tom', age=23}---->98
            //User{name='Rose', age=18}---->100
            //User{name='Jerry', age=32}---->89
            //User{name='Jack', age=20}---->76
        }
    }

    //定制排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    //按照年龄排序
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);

        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
            //这道题不能 根据age 也就是value排序，因为都是按照key排序的。
            //User{name='Rose', age=18}---->100
            //User{name='Jack', age=20}---->76
            //User{name='Tom', age=23}---->98
            //User{name='Jerry', age=32}---->89
        }
    }


}

一些自然排序和定制排序的底层源码的理解。

TreeMap map = new TreeMap();空参就会底层comparator = null;在调用map.put（参数对象）函数时，判断comparator等于null，就执行参数对象的public int compareTo(Object o) ；方法去排序；即自然排序，故我们要重写put加入的对象的compareTo(Object o)方法。

TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {}；
}；有参数时，底层this.comparator =传进来的参数 comparator；此时this.comparator不为null；就会调用传进来的参数的compare(Object o1, Object o2) 方法去排序；即定制排序，故我们在传入new TreeMap()参数时要重写compare(Object o1, Object o2) {}方法。

集合-Properties 作为Hashtable的子类集合-Properties 处理属性文件

以下是读取名为 jdbc.properties的配置文件的操作。
jdbc.properties

name=zql
password=14521

PropertiesTest.java

package com.atguigu.java;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;


public class PropertiesTest {
    //在idea中，配置文件写在哪？默认识别在当前工程下，
    // 在工程下，点右键new一个file或者Resource Bundle，
    // 比如点击Resource Bundle，输入名字jdbc，就能生成jdbc.properties文件。

    //Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
    public static void main(String[] args)  {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();

            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);//加载流对应的文件

            //通过pros读取文件中的数据
            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");

            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
            //name = zql, password = 14521
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if(fis != null){
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }

    }
}

Collections工具类常用方法的测试

package com.atguigu.java;

import org.junit.Test;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;


public class CollectionsTest {


    @Test
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
        //由copy源码知 因为dest的size是0，list的size是5，size不是指的长度，而时已经填进数组几个了。
        //List dest = new ArrayList();
        //Collections.copy(dest,list);

        //正确的：
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);//
        // 底层是E[] array = new Object[list.size()]，然后返回array的length的值作为size长度。这数组里的五个元素全部默认赋值为null；
        // 此时array数组长度length是5，那么size等于5，dest.size()就等于了list.size();
        System.out.println(dest.size());
        System.out.println(dest);// 5
        Collections.copy(dest,list);//[null, null, null, null, null]

        System.out.println(dest);//[123, 43, 765, -97, 0]


        
        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);


    }

    @Test
    public void test1(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        System.out.println(list);//[123, 43, 765, 765, 765, -97, 0]
         //以下4个函数没有返回值，直接修改的list；
        //Collections.reverse(list);//反转 [0, -97, 765, 765, 765, 43, 123]
        //Collections.shuffle(list);//随机排序 [765, 0, 765, 765, 43, -97, 123]
        //Collections.sort(list);//自然排序 [-97, 0, 43, 123, 765, 765, 765]
        //将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
        //Collections.swap(list,1,2);//[123, 765, 43, 765, 765, -97, 0]
        System.out.println(list);
        int frequency = Collections.frequency(list, 765);//返回指定集合中指定元素的出现次数
        System.out.println(frequency);//3 ，出现了3 次

    }

}

JAVA集合4（Map接口）

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