[数据结构与算法] Java 集合 - -Map接口（HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Properties）

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[数据结构与算法]Java 集合 - -Map接口（HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Properties）

接集合 - Collection接口

二、Map接口

Map的实现类结构

双列数据，存储key - value对的数据 - - - >类似高中的函数：y = f（x）

HashMap：作为Map的主要实现类，线程不安全，效率高，存储 null 的 key 和 value

| - - - - - LinkedHashMap：包装在遍历Map元素时，可按照添加的顺序实现遍历
原因：在原有的HashMap地城结构基础上，添加了一对指针，分别指向前一个和后一个元素对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap

TreeMap：保证按照添加的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，线程安全，效率低，不能存储null 的 key 和 value

| - - - - -Properties：常用来处理配置文件。key 和 value 都是 String 类型

^注：HashMap的底层：数据 + 链表（jdk 7 之前）

? 数据 + 链表 + 红黑树（jdk8）
Map结构的理解

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-GQfwozhp-1637926507636)(F:\MarkDown学习\图片素材\集合\Map接口键值对的存储方式.jpg)]

key：无序的、不可重复的，故使用Set存储 - - - > key所在的类要重写equals() 和 hashCode ()

value：无序的、可重复的，用Collection存储（因Set和List都不符合 - - - > value所在类要重写equals()

Entry：无序的、不可重复的，是key - value 构成的键值对，用Set存储
HashMap添加数据的底层实现原理（jdk7之下：）

-1 创建一个HashMap对象
```
 HashMap map = new HashMap();
```
2 调用put( ) 方法，并跳转至putVal( ) 方法
```
 map.put(K key, V value1)
 putVal(hash(key), key, value)   
```
3.1 如果map为空，底层创建了长度为16的一维数组Entry[ ] table

3.2 调用key所在类的hashCode( )计算key对应的哈希值，此哈希值经过某种算法计算之后，得到在 Entry数组中的存放位置

| ---- 此位置数据为空，key1 - value1添加成功 - - - > 情况1
|----- 此位置数据不为空，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key 和已经存在的一个或多个数据的哈希值
|------------- key的哈希值与已存在数据的哈希值都不相同，key- value添加成功 - - - > 情况2
|------------- key的哈希值与已存在某一数据（key1-value1）的哈希值相同，则调用key所在类的equals( key )
| - - ----------------- 如果equals( )返回false：添加成功 - - - > 情况3
| ----------------- - - 如果equals( )返回true：使用value1 替换value2

说明：

① 关于情况2和情况3，此时的key1 - value1和原来的数据以链表的方式存储

② 在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据赋值过来

jdk8下源码的底层逻辑

①new HashMap( )：底层米有创建一个长度为16的数组

②jdk8 的底层数组：Node[ ] , 而非 Entry[ ]，但是Node implements Entry

③首次调用put( )方法时，底层创建长度为16的数组

④HashMap的底层：数据 + 链表 + 红黑树（jdk8）

⑤当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的的数据个数 > 8，且当前数组长度 >64，此时索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储（红黑树的检索复杂度会大大降低，提高搜索效率）。

⑥HashMap的默认容量16，扩充临界值时12，默认加载因子时0.75，为什么不再Node数组满的时候再扩容，是因为使用hash值进行无序存储，会在某些位置产生链表，所以不能简单说明满还是不满，而且不希望在数组中产生过多的链表，所以加载因子选为0.75，留有裕度，兼顾数组长度和链表数量。

HashMap添加数据的源码分析

源码中的重要常量

名	限度
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY	HashMap的默认容量：16
MAXIMUM_CAPACITY	HashMap的最大支持容量：2³⁰
DEFAULT_LOAD_FACTOR	HashMap的默认加载因子：0.75
TREEIFY_THRESHOLD	Bucket中链表长度大于该默认值，考虑是否转化为红黑树：8
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	同种的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要转变为红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）64

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 = 16*0.75 = 12
loadFactor	填充因子

源码分析手稿
源码分析流向图

LinkedHashMap源码分析

Map常用方法

方法表

thod	summary
添加、删除、修改
Object put（Object key , Object value）	将指定的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，map为{ }
元素查找
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中的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
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

代码示例

@Test
    public void hashMapTest() {
        HashMap map = new HashMap();
        // put()  添加
        map.put("Tom",23);
        map.put("Lily",36);
        map.put("Petty",46);
        map.put("Jam",28);
        map.put("Susan",31);

        // put()  修改
        map.put("Tom",18);
        System.out.println(map);

        // putAll(m) 将m中的键值对全部导入
        HashMap map1 = new HashMap();
        map1.putAll(map);
        System.out.println(map1);

        // remove() 移除该键值对，并返回value
        Object s = map1.remove("Tom");
        System.out.println(s);
        System.out.println(map1);

        // clear() 清空该集合，但该集合对象仍在{}
        map1.clear();
        System.out.println(map1);

        // get(key) 得到key对应的value
        Object o = map.get("Lily");
        System.out.println(o);

        // containsKey/Value 判断是否存在该key/value
        System.out.println(map.containsKey("Petty"));
        System.out.println(map.containsValue(18));

        // size() 获取键值对个数
        int m = map.size();
        System.out.println(m);

        // isEmpty() 判断是否为空
        System.out.println(map1.isEmpty());

        // equals() 判断两个map集合是否相等
        map1.putAll(map);
        System.out.println(map.equals(map1));
        
        // keySet() 获取所有的key组成一个Set集合，并能通过迭代器遍历
        Set set = map.keySet();
        System.out.println(set);
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
        
        // values() 获得所有value组成的Collection一个集合，可通过迭代器遍历
        Collection coll = map.values();
        System.out.println(coll);
        Iterator iterator1 = coll.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            System.out.println(iterator1.next());
        }
        
/* 
		entrySet 获得所有键值对组成的一个Set集合，并能通过迭代器遍历
		通过迭代器获得的每一个键值对Entry对象，可以通过getKey和getValue获得对应的key和value
*/
        Set set1 = map.entrySet();
        System.out.println(set1);
        Iterator iterator2 = set1.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object o1 = iterator2.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) o1;
            System.out.println(entry.getKey() + "- - >" + entry.getValue());
        }
    }

总结

增：put
删：remove
改：put
查：get
长度：size
遍历：keySet / valueSet / entrySet

TreeMap

@Test
    public void treeMapTest() {
        TreeMap treeMap = new TreeMap();
        Customer c1 = new Customer("Tom",24);
        Customer c2 = new Customer("Jack",53);
        Customer c3 = new Customer("Rose",18);
        Customer c4 = new Customer("Lily",63);
        Customer c5 = new Customer("Lily",57);
        Customer c6 = new Customer("Ala",26);

        treeMap.put(c1,89);
        treeMap.put(c2,45);
        treeMap.put(c3,90);
        treeMap.put(c4,48);
        treeMap.put(c5,69);
        treeMap.put(c6,100);

        Set set = treeMap.entrySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
	}
class Customer {
    // name,age;setter/getter;contructo;equals;hashCode;compareTo;
}

Properties

① 是Hashtable的子类（Hashtable已经基本弃用了），该对象用于处理属性文件，将属性文件导入内存；

② 属性文件里的key、value都是字符串类型

③ 存取数据时，建议使用setProperty(String key, String value) 方法和 **getProperty( String key)**方法

④ 代码示例

	public class PropertyTest {
	    public static void main(String[] args)  {
	       FileInputStream fileInputStream = null;
	        try {
	            Properties properties = new Properties();
	            // 1.导入文件
	            fileInputStream = new FileInputStream("jdbc.properties");
	            // 2.加载流对应的文件
	            properties.load(fileInputStream);
	            // 3.提取文件中的内容
	            // 账户：e_n密码：123nanxu
	            String user = properties.getProperty("user");
	            String password = properties.getProperty("password");
	            System.out.println("账户：" + user + "密码：" + password);
	            // 如果输入错误，返回空
	            // 账户：e_n密码：null
	            String user1 = properties.getProperty("user");
	            String password1 = properties.getProperty("password1");
	            System.out.println("账户：" + user + "密码：" + password1);
	        } catch (IOException e) {
	            e.printStackTrace();
	        } finally {
	            // 4.关闭文件
	            if (fileInputStream != null) {
	                try {
	                    fileInputStream.close();
	                } catch (IOException e) {
	                    e.printStackTrace();
	                }
	            }
	        }
	    }
	}