集合框架——Map

      Map集合为映射类型，映射与集和列表有明显的区别，映射中的每个对象都是成对存在的。映射中存储的每个对象都有一个相应的键（Key）对象，在检索对象时必须通过相应的键对象来获取值（value）对象，类似于在字典中查找单词一样，因此要求键对象必须是惟一的。键对象还决定了存储对象在映射中的存储位置，但并不是键对象本身决定的，需要通过一种散列技术进行处理，从而产生一个被称作散列码的整数值，散列码通常用作一个偏置量，该偏置量是相对于分配给映射的内存区域的起始位置的，由此来确定存储对象在映射中的存储位置。理想情况下，通过散列技术得到的散列码应该是在给定范围内均匀分布的整数值，并且每个键对象都应该得到不同的散列码。

1. Map集合的用法 
      Map集合包括Map接口以及Map接口的所有实现类。由Map接口提供用来操作集合的常用方法如下表5所示：

      Map接口的常用实现类有HashMap和TreeMap，HashMap类通过哈希码对其内部的映射关系进行快速查找，而TreeMap类中的映射关系存在一定的顺序，如果希望在遍历集合时是有序的，应该使用由TreeMap类实现的Map集合，否则建议使用由HashMap类实现的Map集合，因为由HashMap类实现的Map集合对于添加和删除映射关系更高效。
Map集合允许值对象为null，并且没有个数限制，因此当get()方法的返回值为null时，可能有两种情况，一种是在集合中没有该键对象，另一种是该键对象没有映射任何值对象，即值对象为null。因此，在Map集合中不应该利用get()方法来判断是否存在某个键，而应该利用containsKey()方法来判断。
例如：
源文件：TestMap.java

import java.util.*;
public class TestMap{
    public static void main(String args[]){
        Map<Integer,String> map = new HashMap<Integer,String>();
        System.out.println("map集合是否为空："+map.isEmpty());
        map.put(22015,null);
        System.out.println("map集合是否为空："+map.isEmpty());
        map.put(22016,"马先生");
        System.out.println("map集合是否为空："+map.isEmpty());

        System.out.println("get()方法的返回结果：");
        System.out.print(map.get(22015));
        System.out.print("  "+map.get(22016));
        System.out.println("    "+map.get(22017));

        System.out.println("containsKey()方法的返回结果：");
        System.out.print(map.containsKey(22015));
        System.out.print("  "+map.containsKey(22016));
        System.out.println("    "+map.containsKey(22017));

        System.out.println("map集合中映射的个数："+map.size());
        map.remove(22015);
        System.out.println("map集合中映射的个数："+map.size());
    }
}

程序的运行结果如下：
map集合是否为空：true
map集合是否为空：false
map集合是否为空：false
get()方法的返回结果：
null    马先生  null
containsKey()方法的返回结果：
true    true    false
map集合中映射的个数：2
map集合中映射的个数：1

2. 使用HashMap类
HashMap类实现了Map接口，由HashMap类实现的Map集合允许以null作为键对象，但是因为键对象不可以重复，所以这样的键对象只能有一个。如果经常需要添加、删除和定位映射关系，建议利用HashMap类实现Map集合，不过在遍历集合时得到的映射关系是无序的。
在使用由HashMap类实现的Map集合时，如果想有效地使用，就必须重写作为主键对象类的hashCode()方法，在重写hashCode()方法时，有两条基本原则：
● 不唯一原则：不必为每个对象生成一个惟一的哈希码，只要通过hashCode()方法生成的哈希码，利用get()方法能够得到利用put()方法添加的映射关系即可。
● 分散原则：生成哈希码的算法应尽量使哈希码的值分散一些，不要将很多哈希码值都集中在一个范围内，这样有利于提高由HashMap类实现的Map集合的性能。
例如：
源文件：PK_person.java

public class PK_person{
    private String prefix;
    private long number;
    public String setPrefix(){
        return prefix;
    }
    public void setPrefix(String prefix){
        this.prefix = prefix;
    }
    public long getNumber(){
        return number;
    }
    public void setNumber(long number){
        this.number = number;
    }
    public String getPK(){
        return this.prefix+"_"+this.number;
    }
    public void setPK(String pk){
        int i = pk.indexOf("_");
        this.prefix = pk.substring(0,i);
        this.number = new Integer(pk.substring(i));
    }
}

源文件：Person.java

public class Person{
    private String name;
    private PK_person number;
    public Person(PK_person number,String name){
        this.number = number;
        this.name = name;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
    public PK_person getNumber(){
        return number;
    }
    public void setNumber(PK_person number){
        this.number = number;
    }
}

源文件：TestMap.java

import java.util.*;
public class TestMap{
    public static void main(String args[]){
        Map<PK_person,Person> map = new HashMap<PK_person,Person>();
        PK_person pk_person1 = new PK_person();
        pk_person1.setPrefix("MR");
        pk_person1.setNumber(22015);
        map.put(pk_person1,new Person(pk_person1,"马先生"));
        PK_person pk_person2 = new PK_person();
        pk_person2.setPrefix("MR");
        pk_person2.setNumber(22015);
        Person person = map.get(pk_person2);
        if(person == null){
            System.out.println("该键对象不存在！");
        }
        else{
            System.out.println(person.getNumber().getNumber()+" "+person.getName());
        }
    }
}

程序的运行结果如下： 
      该键对象不存在！ 
      无论执行多少次，输出的信息都为“该键对象不存在！”，即在集合中不存在该键对象。这是因为没有重写java.lang.Object()类中的hashCode()和equals()方法，equals()方法默认比较两个对象的地址，因此即使这两个键对象的内容完全相同，也不认为是同一个对象，重写后的hashCode()和equals()方法的完整代码如下：

public int hashCode(){//重写hashCode()方法
    return (int)(number + prefix.hashCode());
}
public boolean equals(Object obj){//重写equals()方法
    if(obj == null){
        return false;
    }
    if(getClass()!=obj.getClass()){
        return false;
    }
    if(this == obj){
        return true;
    }
    final PK_person other = (PK_person)obj;
    if(this.hashCode()!=other.hashCode()){
        return false;
    }
    return true;
}

重写PK_person类中的hashCode()和equals()方法后，再次执行程序，结果如下：
2015   马先生


3. 使用TreeMap类 
      TreeMap类不仅实现了Map接口，还实现了Map接口的子接口java.util.SortedMap。由TreeMap类实现的Map集合不允许键对象为null，因为集合中的映射关系是根据键对象按照一定顺序排列的，TreeMap类通过实现SortedMap接口得到的方法如下表6所示：

在添加、删除和定位映射关系上，TreeMap类要比HashMap类的性能差一些，但是其中的映射关系具有一定的顺序，如果不需要一个有序的集合，则建议使用HashMap类；如果需要进行有序的遍历输出，则建议使用TreeMap类，在这种情况下，可以先使用由HashMap类实现的Map集合，在需要顺序输出时，在利用现有的HashMap类的实例创建一个具有完全相同映射关系的TreeMap类型的实例。
例如：
源文件：Person.java

public class Person{
    private String name;
    private long id_card;
    public Person(String name,long id_card){
        this.id_card = id_card;
        this.name = name;
    }
    public String getName(){
        return name;
    }
    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }
    public long getId_card(){
        return id_card;
    }
    public void setId_card(long id_card){
        this.id_card = id_card;
    }
}

源文件：TestMap.java

import java.util.*;
public class TestMap{
    public static void main(String args[]){
        Person p1 = new Person("马先生",22015);
        Person p2 = new Person("李小姐",22018);
        Person p3 = new Person("马先生",22016);
        Map<Number,Person> map = new HashMap<Number,Person>();
        map.put(22015,p1);
        map.put(22018,p2);
        map.put(22016,p3);
        System.out.println("由HashMap类实现的Map集合，无序：");
        Iterator<Number> it1 = map.keySet().iterator();
        while(it1.hasNext()){
            Person person = map.get(it1.next());
            System.out.println(person.getId_card()+"    "+person.getName());
        }
        System.out.println("由TreeMap类实现的Map集合，键对象升序：");
        TreeMap<Number,Person> treeMap1 = new TreeMap<Number,Person>();
        treeMap1.putAll(map);
        Iterator<Number> it2 = treeMap1.keySet().iterator();
        while(it2.hasNext()){
            Person person = treeMap1.get(it2.next());
            System.out.println(person.getId_card()+"    "+person.getName());
        }
        System.out.println("由TreeMap类实现的Map集合，键对象降序：");
        TreeMap<Number,Person> treeMap2 = new TreeMap<Number,Person>(Collections.reverseOrder());
        treeMap2.putAll(map);
        Iterator<Number> it3 = treeMap2.keySet().iterator();
        while(it3.hasNext()){
            Person person = treeMap2.get(it3.next());
            System.out.println(person.getId_card()+"    "+person.getName());
        }
    }
}

程序的运行结果如下：
由HashMap类实现的Map集合，无序：
22016   马先生
22018   李小姐
22015   马先生
由TreeMap类实现的Map集合，键对象升序：
22015   马先生
22016   马先生
22018   李小姐
由TreeMap类实现的Map集合，键对象降序：
22018   李小姐
22016   马先生
22015   马先生