1、Map接口简介
集合根据数据存储的不同分为两种形式：单值集合、二元偶对象集合，在之前所使用的Collection都属于单值集合。
现在所学习的Map属于二元偶对象集合，所谓的二元偶对象指的是存储的数据为“key=value”结构对，在使用的时候可以根据key查询出相应的value的内容。
所以Collection和Map存储数据的目的分别为：Collection是为了数据的输出而存储，而Map是为了数据的查询而存储。
java.util.Map是进行二元偶对象数据存储的最大父接口，在里面所有存放的内容会按照“key=value”的形式进行保存，所以在数据存放的时候就需要保存有两个内容，Map接口的常用方法如下：
V put(K key, V value)
将指定的值与此映射中的指定键关联（向集合中保存数据，如果key存在则发生替换，
同时返回旧的内容，如果key不存在返回的内容为空） (非常重要)
V get(Object key)
返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。 (非常重要)
V remove(Object key)
如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除
int size()
返回此映射中的键-值映射关系数（获取集合长度）
Collection<V> values()
返回此映射中包含的值的 Collection 视图 （返回所有内容）
Set<K> keySet()
返回此映射中包含的键的 Set 视图 （获取所有的key，key不可重复）
（key一旦重复，会使用新的内容去替换旧的内容）
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图 (将所有的内容以Map.Entry集合的形式返回) (非常重要)
在JDK1.9之后在Map接口之中提供有许多的of）方法，利用此方法可以方便的创建一个key不重复的Map集合
**例：**创建Map集合
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
Map<String,Integer> map =Map.of("one",1,"two",2,"three",3);
System.out.println(map);
}
}
程序执行结果：{two=2, three=3, one=1}
通过结果可以发现，此时的程序会按照“key=value”的形式进行保存，同时此时的存储是无序的（Map的功能是进行查询，是否有序意义不大），但是使用此种方式创建的Map集合，如果出现有key重复的问题，那么程序就会出现如下的异常：
Exception in thread"main"java.lang.Illegal ArgumentException:kluplicate key:
因为key作为Map操作的核心控制点，所以这个内容的重复实际上对于整个的Map而言就需要更新，如果想要正确的使用Map接口，那么就必须使用它的几个子类，常见的子类：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、HashTable。
2、HashMap
HashMap是Map接口中最为常见的一个子类，也是主要使用的一个子类，此类通过名称就可以发现，采用Hash的方式进行存储，所以其存储的时候都是无序的，此类的定义结构如下：
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
例：使用HashMap进行数据存储
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
System.out.println("【未发生替换】"+map.put("hello","you"));
System.out.println("【已发生替换】"+map.put("hello","guys"));
System.out.println("【未发生替换】"+map.put("wow","gays"));
map.put("empty",null);
map.put(null,"empty");
System.out.println(map);
}
}
程序执行结果：
【未发生替换】null （由于没有相同的key，所以返回内容是null）
【已发生替换】you （返回旧的数据）
【未发生替换】null （由于没有相同的key，所以返回内容是null）
{null=empty, hello=guys, wow=gays, empty=null}
通过以上的存储可以发现，Map中的key绝对是唯一的标记，不可能重复，同时在Map集合里面也可以实现null的内容存储。 HashMap允许key 和 value 同时为空
使用Map集合的意义在于需要根据key进行内容的查找。
**例：**根据key查找数据
public class Demo05 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("hello","you");
map.put("q","you");
map.put("w","you");
map.put("e","you gays");
System.out.println(map.get("e"));
System.out.println(map.get("everyone"));
}
}
程序执行结果：
you gays （设置的key为e 可以正常查询）
null （由于key不存在返回的结果就是null）
如果只是进行方法的使用研究那么对于HashMap而言意义不大，因为必须要关注HashMap的源代码实现机制。（JDK1.8之后HashMap算法进行了重大的变更）。
分析HashMap源码实现机制
1、无参构造
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; （默认的扩充阀值为“75%”）
final float loadFactor;
2、put()方法
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
3、putVal()方法 实现了节点的相关创建以及扩容的调用（resize（））
4、resize()
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 (默认容量大小为16个)
transient Node<K,V>[] table; （默认根据数组形式存储）
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; （最大存储30位）
oldCap<<1（每次扩容1倍）
5、性能保证 static final int TREEIFY_THRESHOLD=8; (树状阈值)
if (binCount>=TREEIFY THRESHOLD-1)
treeifyBin(tab,hash); //进行树状结构转换
break;
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
int n, index; Node<K,V> e;
//这里还有一个限制条件，当table的长度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY（64）时，只是进行扩容
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize(); //而扩容的时候，链表的长度有可能会变短
else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
do {
//将链表中的结点转换为树结点，形成一个新链表
TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
if (tl == null)
hd = p;
else {
p.prev = tl;
tl.next = p;
}
tl = p;
} while ((e = e.next) != null);
if ((tab[index] = hd) != null) //将新的树结点链表赋给第index个桶
hd.treeify(tab); //执行 TreeNode中的treeify()方法
}
}
TreeNode<K,V> replacementTreeNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
return new TreeNode<>(p.hash, p.key, p.value, next);
}
对于HashMap来讲，如果要进行扩容，则表示当前的存储容量达到“75%”的时候才会选择扩容。在JDK1.8之后如果），链表长度大于8而且整个map中的键值对大于等于MIN_TREEIFY_CAPACITY (64)时，才进行链表到红黑树的转换为了保证数据的查询性能，HashMap会将原始的链表存放结构转为红黑树结构进行保存，利用红黑树中自旋的处理实现树的平衡修复。
先看一下数组链表和哈希表的区别
再参考这里HashMap更详细的源码讲解
最后再看HashMap数据结构和存储过程详解看这里
3、LinkedHashMap
HashMap之中进行数据存储的时候并不会进行顺序的定义，所以如果现在要想实现顺序的存储，就可以利用LinkedHashMap子类来完成，这个类的定义如下：
public class LinkedHashMap <K,V> extends HashMap <K,V>
implements Map<K,V>
**例：**观察LinkedHashMap实现
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new LinkedHashMap<>();
map.put("hello","you");
map.put("q","you");
map.put("w","you");
map.put("e","you gays");
System.out.println(map);
}
}
程序执行结果：
{hello=you, q=you, w=you, e=you gays}
4、TreeMap
java.util.TreeMap实现的是一个排序的树结构，可以依据key的自然顺序实现排序的处理，此类的定义如下：
public class TreeMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, Serializable
例：使用TreeMap进行排序
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new TreeMap<>();
map.put("hello","you");
map.put("q","you");
map.put("empty",null);
// map.put(null,"empty");
System.out.println(map);
}
}
程序执行结果：
{empty=null, hello=you, q=you}
既然此时是要进行key数据的排序，那么在使用的过程之中key的数据内容就绝对不能为null
5、Hashtable
类集中有三老（出现时间很古老，让人聊起来觉得很显老，使用起来觉得资格很老），Vectory、Enumeration、Hashtable常见的三老，Hashtable是在JDK1.0的时候提出的集合操作最早偶对象存储。
Hashtable定义如下：
public class Hashtable<K,V>extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
Dictionary是最早实现字典存储结构的父类。
例：使用Hashtable
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new Hashtable<>();
map.put("hello","you");
map.put("q","you");
// map.put("empty",null);
// map.put(null,null); //key value 都为空
System.out.println(map);
}
}
程序执行结果：{hello=you, q=you}
Hashtable在进行数据存储的时候是不允许存放null数据的，不管是key还是value，如果发现有null，那么最终都会出现“NullPointerException”。
而相比较HashMap不管是在key还是在value上都没有关于null的限制。
面试题：请解释HashMap与Hashtable的区别？
- HashMap在进行存储的时候默认的大小为16，在桶的容量达到8位之后为了保证数据的查询性能使用红黑树进行存储；HashMap中的全部方法都使用异步处理，属于非线程的安全操作； HashMap存储的key和value都允许为null。
- Hashtable进行存储时默认的大小为11；Hashtable中的方法使用同步处理，属于线程安全的操作。Hashtable存储的key和value都不允许为null。
关于红黑树 推荐看这篇博文 漫画讲解红黑树
6、Map.Entry
通过一系列的分析之后实际上就可以得出整个Map接口的基本使用情况，但是对于数据的存储必须进行详细说明，Map集合与Collection集合的最大不同在于，它所存储的数据是二元偶对象。
Collection：
Map：
在Map里面由于需要存放有两个内容，很明显为了可以进行整体的处理方便，就在Map接口里面定义有一个Map.Entry的内部接口，此接口主要是进行key和value封装的，而且在Map接口里面也可以发现Map.Entry的子类
static class Node<K,V> implements Map. Entry<K,V>{
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V>next;
}
Map.Entry 里面可以包装key和value，那么也可以通过Map.Entry获取对应的key和value此接口定义如下：
public static interface Map.Entry<K,V>
关键方法
K getKey()
返回与此项对应的键。
V getValue()
返回与此项对应的值。
例：创建Map.Entry对象
·JDK1.9之后增加的方法：static <K,V> Map.Entry <K，V> entry（K k，V v）
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map.Entry<String,String> entry = Map.entry("hello","guys");
System.out.println("key:"+entry.getKey()+" value:"+entry.getValue());
}
}
程序执行结果：
key:hello value:guys
Map.Entry实质上定义了一个Map偶对象的存储标准，所有的Map接口的子类都依据此标准实现相应的节点数据的存储，可以直接利用此实例实现key与value的分离。
7、Iterator输出Map集合
面对于集合数据的输出，肯定要考虑使用Iterator接口完成，但是在Map接口中并没有任何一个方法可以直接获取到Iterator接口实例，所以此时就必须经过一系列的转换得来。
之所以在Map接口中没有提供有直接获取Iterator接口实例的方法，原因就在于它的存储不是一个普通的数据，而是一个偶对象，而Iterator每一次可以输出的全部都是单个实例为此基本的输出流程如下：
- 1、通过Map接口中的entrySet()方法，将Map实例转为Set接口实例；
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图
-
2、获取了Set集合实例之后就可以调用iterator（）方法获取Iterator接口实例，泛型类型为“Map.Entry<K，V>”；
-
3、通过Iterator进行迭代操作，获取每一组的“Map.Entry<K，V>”实例，进行key与value的分离。
**例：**通过entrySet()方法实现Iterator输出
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> all = new HashMap<>();
all.put("hello", "你好");
all.put("gyus", "伙计们");
all.put("happay", "非常开心见到你们");
Set<Map.Entry<String, String>> set = all.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String,String>> it = set.iterator();
while (it.hasNext()){
Map.Entry<String,String> entry = it.next();
System.out.println("key="+entry.getKey()+" "+"value="+entry.getValue());
}
}
}
程序执行结果：
key=gyus value=伙计们
key=happay value=非常开心见到你们
key=hello value=你好
从JDK1.5之后Map集合也可以使用foreach进行输出，因为其内部实现了Iterator接口：
源代码：
final class EntryIterator extends HashIterator implements Iterator<Map. Entry<K,V>>{
public final Map. Entry<K,V> next(){
return nextNode();
}
}
例：使用foreach输出
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> all = new HashMap<>();
all.put("hello", "你好");
all.put("gyus", "伙计们");
all.put("happay", "非常开心见到你们");
for(Map.Entry<String,String> entry:all.entrySet()){
System.out.println("key="+entry.getKey()+" "+"value="+entry.getValue());
}
}
}
程序执行结果：
key=gyus value=伙计们
key=happay value=非常开心见到你们
key=hello value=你好
**例：**使用keySet()方法实现Iterator输出
public class Demo06 {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> all = new HashMap<>();
all.put("hello", "你好");
all.put("gyus", "伙计们");
all.put("happay", "非常开心见到你们");
Set<String> set = all.keySet();
Iterator<String> it = set.iterator();
while (it.hasNext()){
String key = it.next();
String value = all.get(key);
System.out.println("key="+key+" "+"value="+value);
}
}
}
程序执行结果：
key=gyus value=伙计们
key=happay value=非常开心见到你们
key=hello value=你好
不管是何种集合最终的输出的归宿只有一点就是通过Iterator，但是需要注意的是，Map一般很少直接输出，因为其功能主要是进行数据查询。
8、自定义key类型
对于此时的Map集合可以发现，设置的K和V两个泛型类型只要是引用数据类型就可以了，这也就包括了自定义的类，即自定义的类也可以成为Map中的key类型。
但是此时作为key类型所在的类一定要覆写hashCode（）与equals（）两个方法，因为牵扯到对象比较问题。
Map集合根据key获取数据时的流程：
1、利用hashCode()方法生成结果进行比较，因为这只是一个数字，它的比较速度会更加快；
2、如果发现哈希码相同的时候才会进行内容的比较。
class Member{
private String name;
private int age;
public Member(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "姓名:"+this.name+" "+"年龄:"+this.age;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Member member = (Member) o;
return age == member.age &&
Objects.equals(name, member.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
public class Demo07 {
public static void main(String[] args) {
Map<Member,String> map = new HashMap<>();
map.put(new Member("张三",10),new String("张三"));
System.out.println(map.get(new Member("张三",10)));
}
}
程序执行结果：
张三
在以后实际编写的代码过程之中，如果遇见了Map集合，则一般对于Map集合中的Key类型，最为常见的是String，其次是Long或者Integer。
哈希冲突（了解）
结论：
哈希码实际上是进行对象比较的关键所在，而在进行Map存储的时候实际上也是依靠哈希码得到的一个存储空间，但是在很多情况下依然有可能会出现哈希冲突的问题。
那么这个时候的解决方案（四种解决方案）：
- 1、开放定址法
- 2、链地址法
- 3、再哈希法
- 4、建立公共溢出区
而Java是利用链地址法的形式解决的。把所有重复的内容放在一个链表之中进行保存。
