Map接口
Map接口概述
- 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
- Map 中的 key 用Set来存放,不允许重复,即同一个 Map 对象所对应的类,须重写hashCode()和equals()方法
- 常用String类作为Map的“键”
- 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
Map接口常用方法
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
package BaiYSExer4;
import org.junit.Test;
import java.util.*;
/**
* @author Baiysmart
* @create 2020-03-25 13:40
*
* Map中定义的方法:
* 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
*/
public class MapTest {
/*
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
*/
@Test
public void test1(){
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put("BB",56);
map.put("CC",87);
//修改
map.put("AA",3);
System.out.println(map);
System.out.println("***********************");
Map map1 = new HashMap();
map1.put("DD",88);
map1.put("EE",28);
map1.put("MM",88);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);
System.out.println("****************");
//remove(Object key)
Object value = map.remove("MM");
System.out.println(value);
System.out.println(map);
//clear();
System.out.println("*****************");
map.clear();
System.out.println(map);//{}
System.out.println(map.size());//0
}
/*
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
*/
@Test
public void test2(){
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put("BB",56);
map.put("CC",87);
map.put(333,999);
//Object get(object key)
System.out.println(map.get(333));
boolean aa = map.containsKey("AA");
System.out.println(aa);
boolean b = map.containsValue(999);
System.out.println(b);
System.out.println(map.size());
boolean empty = map.isEmpty();
System.out.println(empty);
map.clear();
boolean empty1 = map.isEmpty();
System.out.println(empty1);
}
/*
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
*/
@Test
public void test3(){
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA",123);
map.put("BB",56);
map.put("CC",87);
map.put(333,999);
//遍历所有的key:keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()){
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("*******************");
//遍历所有的value:values()
Collection values = map.values();
//增强for循环
for (Object object :values){
System.out.println(object);
}
System.out.println("*********************");
//遍历所有的key-value:entrySet()
//方式一
Set set1 = map.entrySet();
Iterator iterator1 = set1.iterator();
while (iterator1.hasNext()){
System.out.println(iterator1.next());
}
//方式二
Set set2 = map.keySet();
Iterator iterator2 = set2.iterator();
while (iterator2.hasNext()){
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key+"--->"+value);
}
}
}
Map实现类之一:HashMap
- 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。
- 所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以,key所在的类要重写:equals()和hashCode()
- 所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以,value所在的类要重写:equals()
- 一个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
- HashMap 判断两个 key 相等的标准是:两个 key 通过 equals() 方法返回 true,hashCode 值也相等。
- HashMap 判断两个 value相等的标准是:两个 value 通过 equals() 方法返回 true。
HashMap的存储结构
JDK 7及以前版本:HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
JDK 8版本发布以后:HashMap是数组+链表+红黑树实现。
JDK1.8之前
- 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。
添加元素的过程:
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值不同,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。
HashMap的扩容
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。
那么HashMap什么时候进行扩容呢?
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160.75=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。
JDK1.8
- 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。
那么HashMap什么时候进行扩容和树形化呢?
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 (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(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16,那么当HashMap中元素个数超过160.75=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。
总结:JDK1.8相较于之前的变化:
1 .HashMap map = new HashMap();//默认情况下,先不创建长度为16的数组
2 当首次调用map.put()时,再创建长度为16的数组
3 数组为Node类型,在jdk7中称为Entry类型
4 形成链表结构时,新添加的key-value对在链表的尾部(七上八下)
5 当数组指定索引位置的链表长度>8时,且map中的数组的长度> 64时,此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。
HashMap源码中的重要常量
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量,16
MAXIMUM_CAPACITY : HashMap的最大支持容量,2^30
DEFAULT_LOAD_FACTOR:HashMap的默认加载因子
TREEIFY_THRESHOLD:Bucket中链表长度大于该默认值,转化为红黑树
UNTREEIFY_THRESHOLD:Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值,转化为链表
MIN_TREEIFY_CAPACITY:桶中的Node被树化时最小的hash表容量。(当桶中Node的
数量大到需要变红黑树时,若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时,此时应执行
resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4
倍。)
table:存储元素的数组,总是2的n次幂
entrySet:存储具体元素的集
size:HashMap中存储的键值对的数量
modCount:HashMap扩容和结构改变的次数。
threshold:扩容的临界值,=容量*填充因子
loadFactor:填充因子
Map实现类之二: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
Map实现类之三:TreeMap
- 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。
Map实现类之四:Hashtable
- 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。
- Hashtable实现原理和HashMap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。
- 与HashMap不同,Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
- 与HashMap一样,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。
Map实现类之五: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
package BaiYSExer4;
import java.io.FileInputStream;
import java.util.Properties;
/**
* @author Baiysmart
* @create 2020-03-25 15:31
*/
//Properties:常用来处理配置文件
public class PropertiesTest {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Properties properties = new Properties();
FileInputStream fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
properties.load(fis);//加载流对应的文件
String name = properties.getProperty("name");
String password = properties.getProperty("password");
System.out.println(name+"--->"+password);
}
}