Java——Java集合Map

本文根据疯狂Java讲义（第3版）整理而成，感谢作者李刚老师

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阅读本文前可以先看:

• Java——Java集合概述
• Java——Java集合List
• Java——Java集合Set

五、Map

Map集合用于保存具有映射关系的数据，因此Map集合里保存着两组值，一组保存Map里的key，另外一组保存Map里的value，key和value都是任何引用类型的数据。Map里的key没有顺序，不允许重复，即同一个Map实例中的任何两个key通过equals()方法比较总是返回false。

Key和value之间存在单向一对一关系，通过指定的key，总能找到一个特点的value（Key ->value，键值对）。把Map中的key放在一起，可以组成一个Set集合（没有顺序，不允许重复）。

Map接口下有HashMap、LinkedHashMap、SortedMap（接口）、TreeMap、EnumMap 和 Set接口下的HashSet、LinkedHashSet、SortedSet（接口）、TreeSet、EnumSet名字完全相似。正如他们名字所暗示的，Map的这些实现类和子接口中key集的村相互形式和对应Set集合中元素的存储形式完全相同。（其实是Java先实现了Map，然后通过包装一个所有value都为null的Map就实现了Set集合）

• 把Map集合看作一个Set集合，只是每个key元素附加了value值。

如果把Map里的所有value放在一起看的话，它们又非常类似一个List集合：value之间可以重复，每个value可以根据索引key来查找。

• 把Map集合看作一个List集合，替换其中的整数索引为Key索引；寻找Map中的某个value，必须通过该value的key来查找。

一、Map接口

1.Map接口定义了如下常用的方法：

• void clear(): 删除该Map对象中的所有key-value对。
• boolean containsKey(Object key): Java在线API中文文档 - 开源中国
• boolean containsValue(Object value):
• Set entrySet():
• Object get(Object key):
• boolean isEmpty():
• Set keySet():
• Object put(Object key, Object value):
• void putAll(Map m):
• Object remove(Object remove):
• boolean remove(Object key, Object value):（Java 8新增）
• Collection values():

2.Map接口提供了大量的实现类：HashMap，Hashtable以及HashMap的子类LinkedHashMap，还有SortedMap子接口及该接口的实现类TreeMap，以及WeakHashMap、IdentityHashMap等。

3.Map最典型的用法就是成对地添加、删除key-value值，并返回新设置的value值，判断该Map是否存在指定的key，是否包含指定的value等等。

4.Java 8为Map新增了很多方法，感兴趣的同学可以查看Java 8API文档 - oracle

二、HashMap和Hashtable

1.两者比较类似，都是Map的典型实现类，有点类似于ArrayList和Vector：Hashtable是古老的Map实现类，从JDK1.0开始就有了，现在很少使用。HashMap在Java 8中又经过了改进，支持非常好。

2.两者存在两点区别：

• Hashtable保证线程安全，而HashMap线程不安全，所以HashMap性能会高一点。
• Hashtable不允许使用null作为key和value，否则会引起NullPointerException；但HashMap可以使用null作为key或value（最多只能有一个key为null，对于value则不会限制）。

3.HashMap、Hashtable添加一个key-value对，集合会根据对象的key的hashCode()返回值来计算其存储位置。计算出来的存储位置不连续，所以不能保证key-value对的顺序。如果再添加一个key-value对（这个key在该集合中存在），集合根据后添加的key计算存储位置，发现该位置已经存在key-value对，再通过调用key的equals()方法比较得到true，后添加的key-value对就会覆盖之前的key-value对。（存储位置原理同HashSet，但HashSet添加相同的元素会失败）

• HashMap，Hashtable判断两个key相等的标准是：两个key通过hashCode()方法返回的hashCode值相同（定位到相同的存储位置），通过equals()方法比较返回true，则说明两个key相等。（原理同HashSet）
• HashMap，Hashtable判断两个value相等的标准是：只要两个value通过equals()方法比较返回true即可。（同List）

4.所以，当使用自定义的类作为HashMap，Hashtable的key时，我们必须正确地重写该类的equals()方法和hashCode()方法。（参考HashSet）

三、LinkedHashMap

1.HashMap也有一个LinkedHashMap子类（HashSet有一个LinkedHashSet子类）。

2.LinkedHashMap也使用双向链表维护key-value对的顺序（key起作用，value只是一个附属值）。链表维护了元素的添加顺序，性能稍差于HashMap，因为插入，删除操作要维护“指针”，但迭代比HashMap快。

四、使用Properties读写属性文件

1.Properties类是Hashtable的子类，该类用于处理属性文件，比较方便。由于属性文件里的属性名和属性值都是字符串类型，所以Properties里的key和value都是字符串类型。简而言之，Properties相当于一个key和value都是String类型的Map。该类提供几个方法：

• String getProperty(String key):
• String getProperty(String key, String defaultValue):
• Object setProperty(String key, String value):
• void load(InputStream inStream):
• void store(OutputStream out, String comments):

五、SortedMap接口和TreeMap实现类

1.Map接口派生出一个SortedMap接口，该接口有一个TreeMap实现类（同Set，SortedSet，TreeSet）

2.TreeMap也是一个红黑树结构，一个结点代表一个key-value对，红黑树根据key的比较进行排序，保证所有key-value对处于有序状态。TreeMap有两种排序方式（同TreeSet）：

• 自然排序：TreeMap中key的类实现Comparable接口，所有key应该是同一个类的实例。
• 定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，负责对key进行排序。

3.请自行查看TreeMap的API文档，TreeMap的方法类似与TreeSet。

六、WeakHashMap实现类

1.该实现类与HashMap用法基本相似。HashMap的key保留的是对实际对象的强引用，这意味着只要该HashMap不被销毁，该HashMap所引用的对象就不会被垃圾回收。与HashMap相比，WeakHashMap只保留了对实际对象的弱引用，意味着java的垃圾回收器工作时，一旦发现了弱引用的key，就立即删除这些key-value对，回收这些内存。

2.WeakHashMap最好不要使用强引用的key，否则将失去该类的意义。

七、IdentityHashMap实现类

1.该实现类的实现机制与HashMap基本相似，但它在处理两个key相等时比较独特：两个key必须完全相等（即二者必须在同一块内存，key1 == key2），IdentityHashMap才认为这两个key相等。而普通的HashMap只要key1和key2通过equals()返回true，且hashCode返回值相等。

2.允许使用null作为key和value。

八、EnumMap实现类

1.EnumMap是一个与枚举类一起使用的Map实现，EnumMap中的所有Key都必须是单个枚举类的枚举值。创建EnumMap时必须显式或隐式地指定它对应的枚举类。它具有以下特征：

• 内部以数组形式存储，实现形式非常紧凑高效，所以性能很好。
• 根据key在枚举类中的定义顺序来维护key-value对的顺序。
• 不允许使用null作为key，但可以作为value，使用null作为key会引起NullPointerException异常。

九、各Map实现类的性能分析

1.虽然实现机制几乎一样，但HashMap快于Hashtable，因为后者比较古老而且保证了线程安全。

2.TreeMap通常要慢于HashMap、Hashtable（尤其在插入和删除操作上），因为其采用红黑树结构，需要维护key-value对的顺序。TreeMap的好处就是key-value对总是处于有序状态，无序进行排序操作。

3.LinkedHashMap比HashMap慢一点，需要维护添加顺序。IdetityHashMap性能和HashMap差不多，EnumMap性能最好，但是它只能使用同一个枚举类的枚举值作为key。

4.一般应用场景多考虑使用HashMap，如果总是需要一个排好序的Map要使用TreeMap，如果key的值数量有限的话可以使用EnumMap提高性能。

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参考资料
1.Java疯狂讲义（第3版）
2.Java在线API中文文档 - 开源中国