Java集合-Map(HashMap)

Map
继承关系
主要实现类
Map的遍历
总结

Map

Map 是Java.util包中的另一个接口，和collection接口没有关系，是相互独立的，但是隶属于集合类的一部分，map包含了(key-value)对，map不能包含重复的key，但是可以包含相同的value；一组成对的“键值对”对象，允许你使用键来查找值，ArrayList允许你使用数字来查找值，某种意义上，将数字与对象关联在一起，映射表允许我们使用另一个对象来查找某个对象，他被称为“关联数组”，因为它将某些对象关联在一起，或者称为“字典”，唯一需要指定所使用的精确类型的地方就是在创建的时候；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。

继承关系

继承图参考自博客

主要实现类

Map有主要实现类为HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap；

HashMap

HashMap：最常用的map，根据键的hashcode值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度，遍历时，取得数据的顺序是随机的，因为键对象不可以重复，所以hashmap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null，是非同步的；hashmap的工作原理：hashmap是基于hashing的原理，使用put(key,value)存储对象到hashmap中，使用get(key)获取对象，当我们给put()方法传递键和值时，先对键调用hashCode()方法，返回hashCode用于找到bucket位置来存储Entry对象，HashMap是在bucket中存储键对象和值对象，作为Map.Entry。

hashCode和equals方法

HashMap其中涉及到Object类的两个方法，hashCode和equals，equals方法实现对象上差别可能性最大的相等关系，即，对于任何非空引用值x和y，当且仅当x和y引用同一个对象时，此方法才返回true，当此方法被重写时，通常有必要重写hashCode方法，以维护hashCode方法的常规协定，该协定声明相等对象必须具有相等的哈希码；关于hashCode方法，是为哈希家族的集合类框架(HashMap\HashSet\HashTable)提供服务的，其常规协定：在 Java 应用程序执行期间，在同一对象上多次调用 hashCode 方法时，必须一致地返回相同的整数，前提是对象上 equals 比较中所用的信息没有被修改。从某一应用程序的一次执行到同一应用程序的另一次执行，该整数无需保持一致。 如果根据 equals(Object) 方法，两个对象是相等的，那么在两个对象中的每个对象上调用 hashCode 方法都必须生成相同的整数结果。 以下情况不 是必需的：如果根据 equals(java.lang.Object) 方法，两个对象不相等，那么在两个对象中的任一对象上调用 hashCode 方法必定会生成不同的整数结果。但是，为不相等的对象生成不同整数结果可以提高哈希表的性能。hashmap的类结构：java.lang.Object->java.util.AbstractMap<K,V>->java.util.HashMap<k,v>;直接已知子类：LinkedHashMap，PrinterStateReasons；

HashMap的性能：

hashmap有两个参数影响性能，初始容量和加载因子 默认初始容量是16，加载因子0.75，容量就是哈希表中桶entry数组的数量，初始容量只是哈希表在创建时的容量，加载因子是哈此表在其容量自动增加之前可以打扫多满的一种尺度；当哈希表中的条目数量超过了加载因子与当前容量的乘积时，通过调用rehash方法将容量翻倍；rehashing：默认的负载因子大小为0.75，也就是说，当一个map填满了75%的bucket时候，和其它集合类(如ArrayList等)一样，将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组，来重新调整map的大小，并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing，因为它调用hash方法找到新的bucket位置

Hashtable

Hashtable：hashtable与hashmap类似，但是是线程安全，支持线程的同步，即任意时刻只有一个线程能写hashtable，因此导致hashtable在写入时会比较慢，它继承自Dictionary类，不同的是它不允许记录的键或者值为null，同时效率比较低；

LinkedHashMap

linkedhashmap保存记录了插入顺序，在用Iterator遍历linkedhashmap时，得到的记录肯定是先插入的，在遍历的时候会比hashmap慢，有hashmap的全部特性；

TreeMap

此部分引用了该博客
TreeMap：TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按照键值的升序（自然顺序），也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历treemap的时候，得到的记录是排过序的，不允许key值为空，非同步；
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。
键值对是红黑树结构，可以保证键的排序和唯一性
此实现不是同步的
须为TreeMap提供排序方案

①根据其键的自然顺序进行排序（自定义对象须实现Comparable接口并重写compare方法）
②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。

分析TreeMap的put方法源码
1、判断Entry是否有元素，没有则new一个，并添加新元素
2、通过自然排序与比较器排序来为TreeMap排序，优先使用Comparator来排序

通过Entry对象来来确保插入元素的唯一性，它建立在compare方法的基础上，此方法返回0时，表示插入的键存在，直接替换旧值并返回。因此在使用TreeMap时，自定义对象须实现Comparable接口并重写compare方法或在创建TreeMap时提供Comparator
cmp = cpr.compare(key, t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
3、在插入元素后重新调整红黑树（即Entry树）

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，因此，该类的行为与其他的 Map 实现有所不同。null 值和 null 键都被支持实现注意事项： WeakHashMap 中的值对象由普通的强引用保持。因此应该小心谨慎，确保值对象不会直接或间接地强引用其自身的键，因为这会阻止键的丢弃。注意，

引用第一个值对象的键。处理此问题的一种方法是，在插入前将值自身包装在 WeakReferences 中，如：m.put(key, new WeakReference(value))，然后，分别用 get 进行解包。

Map的遍历

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KeySet();

将map中所有的键存入到set集合中，因为set具备迭代器，所有可以迭代方式取出所有的键，再根据get()方法获取每一个键对应的值，KeySet():迭代后只能通过get()取key取到的结果会乱序，因为取得数据行主键的时候，使用了HashMap.keySet()方法，这个方法返回的Set结果数据时乱序排放的。
Iterator it = map.keySet().iterator();//获取迭代器
while(it.hasNext()){
Object key = it.next();
System.out.println(map.get(key));
}

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entrySet():

返回此映射中包含映射关系的Set视图（一个关系就是一个键-值对），就是把（key-value）作为一个整体一对一存放到set集合中；Map.Entry表示映射关系。
entrySet()：迭代后可以e.getKey(),e.getValue()两种方法来取到key和value，返回的是Entry接口，用法：
Iterator it = map.entrySet().iterator();
while(it.hasNext()){
Entry e = (Entry)it.next();
System.out.println(“k”+e.getKey() +”v” +e.getValue());
}
推荐使用这种，效率高，对于keySet其实是遍历了两次，一次是为了转为iterator，一次是从hashmap中取出key所对于的value，而entrySet只遍历了一次，把key和value放入entry中，所以比第一种快;

总结

关于HashMap还有很多东西，这里只是根据接触历程记录一下，下文为关于hashmap的一些实际应用问题思考。