java_集合体系之Map体系总结(一)

1、Map概述

1.1 什么是Map

Map是将键映射到值( key-value )的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集(keySet())、值集(values())或键-值映射关系集(entrySet())的形式查看某个映射的内容( 即获取键值对的内容 )。

映射顺序定义为迭代器在映射的 collection 视图上返回其元素的顺序,即可以映射得到键、值和键-值的Set集合，元素的顺序是由得到的Set集合所决定的。某些映射实现可明确保证其顺序，如 TreeMap 类；另一些映射实现则不保证顺序，如 HashMap 类 。

1.11、Map接口

Map<K,V>，一次添加一对元素（又称键值对）。K是键，V是值。而Collection一次添加一个元素。Map集合也称为双列集合，Collection集合也称为单列集合。其实Map集合中存储的就是键值对，且保证键（K）的唯一性。

Map常用的子类：

1、Hashtable:内部结构是哈希表，是同步的。不支持null作为键和值。

2、HashMap:内部结构是哈希表，不是同步的，支持null作为键和值。

3、TreeMap:内部结构是二叉树，不是同步的，支持null作为键和值。

Map接口常用的方法如下：

1、添加

value put(key,value);//返回前一个与key关联的值，如果没有则返回null

2、删除

value  remove(key);//根据指定的key删除这个键值对
void clear();//清除这个Map集合

3、判断

boolean  containsKey(key);
boolean  containsValue(value);
boolean  isEmpty();//判断是否为空

4、获取

value get(key);//用过键来返回值，如果没值该键返回null。当然可以通过返回null来判断是否包含指定的键（K） 
int size();//获取键值对的个数

1.12、Map接口是如何实例化的，如何遍历元素的？？

这里演示一个HashMap实例化的例子：

Map<Integer,String> map=new HashMap<Integer,String>();//实例化一个HashMap对象

注意：问题：如何获取map中的所有的元素？？？

取出map中的元素，原理如下：通过keySet方法获取map中所有键所在的Set集合中，再通过Set的迭代器获取到每个键。然后对每个键通过map集合的get()方法获取其所对应的值。

1.2 Map与Collection的区别

• 1.Map 存储的是键值对形式的元素，键唯一，值可以重复。
• 2.Collection 存储的是单列元素，子接口Set元素唯一，子接口List元素可重复。
• 3.Map集合的数据结构值针对键有效，跟值无关，Collection集合的数据结构是针对元素有效

关于Collection可以戳这里java集合框架之Collection实例解析

2、Map继承体系

下面列出了常见Map集合的继承体系与他们的特点

---Map 键唯一
    |------HashMap
    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。 此实现不是同步的。
        |------LinkedHashMap
    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。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序通常就是将键插入到映射中的顺序（插入顺序）。此实现不是同步的
    |------WeakHashMap
    以弱键 实现的基于哈希表的 Map。在 WeakHashMap 中，当某个键不再正常使用时，将自动移除其条目。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。丢弃某个键时，其条目从映射中有效地移除，null 值和 null 键都被支持。
    |------Hashtable
    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。        Hashtable 是同步的 

    |------TreeMap
    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。 此实现不是同步的

3、Map泛型接口

Map特点 ： 由key-value键值对组成，键不可重复，值可重复

大致包含如下功能：

• 插入（put、putAll()）、删除（remove()）
• 获取（entrySet()、get()、keySet()、size()、values()）
• 判断（containsKey()、containsValue()、equals()、isEmpty()）、清除（clear()）

• 替换（replace()，replace(K key, V oldValue, V newValue) jdk1.8之后，后面示例会讲到它们）

• void clear() 
            从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。 
   boolean containsKey(Object key) 
            如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。 
   boolean containsValue(Object value) 
            如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。 
   Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 
            返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。 
   boolean equals(Object o) 
            比较指定的对象与此映射是否相等。 
   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。 
   int hashCode() 
            返回此映射的哈希码值。 
   boolean isEmpty() 
            如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。 
   Set<K> keySet() 
            返回此映射中包含的键的 Set 视图。 
   V put(K key, V value) 
            将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。 
   void putAll(Map<? extends K,? extends V> m) 
            从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。 
   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（可选操作）。 
   int size() 
            返回此映射中的键-值映射关系数。 
   Collection<V> values() 
            返回此映射中包含的值的 Collection 视图。

• 3.1、 Map集合遍历的常见方式

  方式1、根据键获取值(key -> value)

  1.获取所有键的集合
  2.遍历键的集合，获取到每一个键
  3.根据键找值
  

  方式2、根据键值对对象获取键和值( entrySet -> key,value)

  1.获取所有键值对对象的集合
  2.遍历键值对对象的集合，获取到每一个键值对对象
  3.根据键值对对象找键和值
  

• 3.11 Map使用示例

  public class MapReview {
      public static void main(String[] args) {
          Map<String, String> map=new HashMap<String, String>();
          map.put("000", "qqq");
          map.put("003", "rrr");
          map.put("001", "www");
          map.put("002", "eee");
          map.put("004", "sss");
  
          // System.out.println(map);  // 直接打印输出键值对
  
          // 遍历1 ： 通过键值对对象entrySet获取键与值
          Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
          for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
              String key = entry.getKey();
              String value = entry.getValue();
              System.out.println("key="+key+" value="+value);
          }
          System.out.println("-------------------");
  
          // 遍历2　：　通过键keySet获取值
          Set<String> keySet = map.keySet(); // 得到键的集合
          for (String key : keySet) {
              String value = map.get(key);
              System.out.println("key="+key+" value="+value);
          }
          System.out.println("-------------------");
  
          // 获取Map值的集合
          Collection<String> values = map.values();
          System.out.println(values);
  
          // 判断是否存在键和值
          System.out.println("containsKey="+map.containsKey("001"));
          System.out.println("containsKey="+map.containsValue("eee"));
  
          // 向Map集合添加元素时，若键存在，则返回之前与键对应的值
          String put = map.put("000", "aaa");
          System.out.println("put="+put); // output： qqq
  
          //  default V replace(K key, V value)
          //  替换功能，将旧值替换成新值，并返回旧值（若有的话）
          String replace = map.replace("003", "666");
          System.out.println("replace="+replace);
          System.out.println(map);
  
          // default boolean replace(K key, V oldValue, V newValue
          // 只有当键key存在，并且oldValue与newValue相等时，旧的值才会被替换成新的值，并且返回true
          boolean success = map.replace("004", "sss", "lll"); 
          System.out.println("replace2="+success); // output : true
      }
  }

• 3.2、 HashMap

  3.21.HashMap的特点

  ①键是哈希表结构，可以保证键的唯一性，
  ②当向已存在key的Map中添加元素时，会覆盖掉旧值，并将旧值返回。
  ③它允许使用 null 值和 null 键，但不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变(即不会保证存储的顺序与输出的顺序恒久不变)。 
  ④此实现不是同步的。
  

  注意：

  对于自定义对象，需重写其equals和hashCode方法才能保证其key的唯一性

  3.22.HashMap与Hashtable的异同

  除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同
  

  3.23.HashMap的使用示例

  public class HashMapReview {
      public static void main(String[] args) {
          test1();
          test2();
  
      }
  
      /**
       * 自定义类型做key,
       * 需重写其equals和hashCode方法才能保证其key的唯一性
       */
      private static void test2() {
          HashMap<Info, String> map=new HashMap<Info, String>();
          map.put(new Info(0, "aaa"),"0000");
          map.put(new Info(1, "bbb"),"1111");
          map.put(new Info(3, "ddd"),"3333");
          map.put(new Info(0, "aaa"),"4444");
          map.put(new Info(2, "ccc"),"2222");
          printMap(map);
          // output：
  //      key=Info [id=3, adress=ddd] value=3333
  //      key=Info [id=2, adress=ccc] value=2222
  //      key=Info [id=0, adress=aaa] value=0000
  //      key=Info [id=1, adress=bbb] value=1111
  //      key=Info [id=0, adress=aaa] value=4444  // 当Info没有重写equals和hashCode方法时，key出现重复元素
      }
  
      /**
       * String或基本数据类型的包装类做key，他们已重写了hashCode与equals方法
       * 键唯一，重复添加会替换旧值成新值
       */
      private static void test1() {
          HashMap<String, String> map=new HashMap<String, String>();
          map.put("aaa", "123");
          map.put("bbb", "789");
          map.put("aaa", "456");
          map.put("ccc", "321");
          System.out.println(map);
          // output：
  //      {aaa=456, ccc=321, bbb=789}
          // 重复的键不会重新插入，只会替换旧值成新值
      }
  
      private static void printMap(Map<Info, String> map) {
          Set<Entry<Info, String>> entrySet = map.entrySet();
          for (Entry<Info, String> entry : entrySet) {
              System.out.println("key="+entry.getKey()+" value="+entry.getValue());
          }
      }
  }

• 3.24 一个HashMap面试题

  需求如下：

   已知一个HashMap<Integer，Person>集合， Person有name（String）和age（int）属性。
   请写一个方法实现对HashMap的排序功能。该方法接收HashMap<Integer，Person>为形参，返回类型为HashMap<Integer，Person>，要求对HashMap中的Person的age升序进行排序。排序时key=value键值对不得拆散。

  • 1
  • 2

  分析：

  HashMap本身是不保证元素的顺序不变的，要对其排序可使用LinkedHashMap，它是有序的并且还是HashMap的子类，我们可以使用它来完成排序的目的。最后返回它的实例即可满足要求 并且还符合多态的编程思想 
  

  示例代码

  public class SortedHashMapDemo {
      public static void main(String[] args) {
          HashMap<Integer, Person> map = new LinkedHashMap<Integer, Person>();
          map.put(0, new Person("小明", 20));
          map.put(1, new Person("小二", 26));
          map.put(2, new Person("小四", 19));
          map.put(3, new Person("阿七", 33));
          map.put(4, new Person("十四", 25));
          map.put(4, new Person("小花", 19));
          System.out.println(map);
          HashMap<Integer, Person> sortedHashMap = SortedHashMap(map);
          System.out.println(sortedHashMap);
      }
  
      public static HashMap<Integer, Person> SortedHashMap(
              HashMap<Integer, Person> map) {
          // 获得键值对Set集合
          Set<Entry<Integer, Person>> entrySet = map.entrySet();
          // 将键值对Set集合转化为List以用Collections来排序
          List<Entry<Integer, Person>> list = new ArrayList<Map.Entry<Integer, Person>>(
                  entrySet);
          // 通过Collections来排序，添加比较器，比较年龄
          Collections.sort(list, new Comparator<Entry<Integer, Person>>() {
              @Override
              public int compare(Entry<Integer, Person> o1, Entry<Integer, Person> o2) {
                  int result = o2.getValue().age - o1.getValue().age;
                  result = result == 0 ? o2.hashCode() - o1.hashCode() : result;
                  return result;
              }
          });
  
          // 创建LinkedHashMap来存储排好序的List元素
          LinkedHashMap<Integer, Person> linkedHashMap = new LinkedHashMap<Integer, Person>();
          // 遍历List，将元素添加到linkedHashMap中
          for (Entry<Integer, Person> entry : list) {
              linkedHashMap.put(entry.getKey(), entry.getValue());
          }
  
          return linkedHashMap;
      }
  }
  
  class Person {
      String name;
      int age;
  
      public Person(String name, int age) {
          super();
          this.name = name;
          this.age = age;
      }
  
      @Override
      public String toString() {
          return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
      }
  }