JAVA_基礎集合Map接口（三）

Map接口

1、Map實現類的結構。

Map：雙列數據，儲存key-value對的數據。
HashMap：做爲Map的主要實現類；線程不安全的，效率高；能存儲null的key和value
LinkedHashMap：保證在遍歷map元素時，能夠按照添加的順序實現遍歷。
緣由：在原有的HashMap底層結構基礎上，添加了一對指針，指向前一個和後一個元素。
使用：對於頻繁的遍歷操做，此類執行效率高於HashMap。
TreeMap：保證按照添加的key-value對進行排序，實現排序遍歷。此時考慮key的天然排序或定製排序。
底層：紅黑樹結構。
Hashtable：做爲古老的實現類；線程安全的，效率低；不能存儲null的key和value
Properties：經常使用來處理配置文件。key和value都是String類型的

HashMap底層：數組 + 鏈表 （JDK 7及以前）
數組 + 鏈表 + 紅黑樹 （JDK 8）

2、Map實現類的理解。

Map中的key：無序的、不可重複的，使用Set存儲全部的key。
以HashMap爲例：key所在的類要重寫equals()和hashCode()方法。
以TerrMap爲例：key所在的類須要使用天然排序或定製排序。

Map中的value：無序的，可重複的，使用Collection存儲全部的value。
value所在的類須要重寫equals()

一個鍵值對：key-value構成了一個Entry對象。
Map中的Entry：無序的、不可重複的，使用Set存儲全部的Entry。

3、HashMap的底層原理？（以JDK 7 爲例說明）

HashMap map = new HashMap()：在實例化後，底層建立了長度爲16的一維數組Entry[] table.
...可能已經執行過屢次put...
map.put(key1,value1)：首先，調用key1所在類的hashCode()計算key1哈希值，此哈希值通過某種算法計算之後，獲得在Entry數組中的存放位置。

狀況1---- 若是此位置上的數據爲空，此時key1-value1添加成功。
若是此位置上的數據不爲空，【意味着此位置存在一個或多個數據（以鏈表形式存在）】比較key1和一個或多個數據的哈希值：

狀況2---- 若是key1的哈希值與已存在數據的哈希值都不一樣，此時key1-value1添加成功。
若是key1的哈希值和已經存在的某一個數據（key2-value2）的哈希值相同，繼續比較：調用key1所在類的equals()方法，比較：
若是equals()返回false：此時key1-value1添加成功。---- 狀況3
若是equals()返回true：使用value1替換value2。

補充：關於狀況2和狀況3：此時key1-value1和原來的數組以鏈表的方式儲存。

在不斷的添加過程當中，會涉及到擴容問題，當超出臨界值（且要存放的位置非空）時，默認的擴容方式：擴容爲原來容量的2倍，並將原數據複製過來。

JDK 8 相較於JDK 7在底層實現方面的不一樣：

1. new HashMap()：底層沒有建立一個長度爲16的數組
2. JDK 8 底層的數組是：Node[],而非Entry[]
3. 首次調用put()方法時，底層建立長度爲16的數組
4. JDK 7 低層結構只有：數組 + 鏈表。
   而JDK 8 底層機構有：數組 + 鏈表 + 紅黑樹。
   當數組的某一個索引位置上的元素；以鏈表形式存在的數據個數 > 8； 且當前數組的長度 > 64時；此時，此索引上的全部數據改成使用紅黑數存儲。

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默認容量；16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默認加載因子；0.75
threshold：擴容的臨界值 = 容量 * 填充因子 （16 * 0.75 => 12）
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中鏈表長度大於該默認值，轉化爲紅黑樹 ：8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被樹化時最小的hash表容量；64

4、LinkedHashMap的底層實現原理

// 源碼
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
    Entry<K,V> before, after;// 可以記錄添加元素的前後順序
    Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next);
    }
}

5、Map中定義的方法：

添加、刪除、修改操做：
Object put(Object key,Object value)：將指定key-value添加到(或修改)當前map對象中 。
void putAll(Map m)：將m中的全部key-value對存放到當前map中 。
Object remove(Object key)：移除指定key的key-value對，並返回value 。
void clear()：清空當前map中的全部數據 。

public void test3() {
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);// 添加key：AA；value：123
        map.put(45,123);
        map.put("BB",458);
        map.put("CC","AA");
        map.put("AA","AA");// 此時的AA是修改以前AA的value值
        System.out.println(map);// {AA=AA, BB=458, CC=AA, 45=123}
        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("AA",123);
        map1.put("CC",123);
        map1.put("DD",123);
        map.putAll(map1);
        System.out.println(map);// {AA=123, BB=458, CC=123, DD=123, 45=123}
        // remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);// 123
        System.out.println(map);// {AA=123, BB=458, DD=123, 45=123}
        // clear()
        map.clear();
        System.out.println(map.size());// 0
        System.out.println(map);// {}
    }

元素查詢的操做：
Object get(Object key)：獲取指定key對應的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key-value對的個數 。
boolean isEmpty()：判斷當前map是否爲空 。
boolean equals(Object obj)：判斷當前map和參數對象obj是否相等 。

public void test4() {
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put("BB",458);
        map.put("CC","789");
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get("BB"));// 458
        // containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);// true
        isExist = map.containsValue(458);
        System.out.println(isExist);// true
        boolean isEquals = map.get("BB").equals(458);
        System.out.println(isEquals);// true
        map.clear();
        boolean empty = map.isEmpty();
        System.out.println(empty);// true
    }

元視圖操做的方法：
Set keySet()：返回全部key構成的Set集合 。
Collection values()：返回全部value構成的Collection集合 。
Set entrySet()：返回全部key-value對構成的Set集合。

public void test5() {
        Map map = new HashMap();
        map.put("CC","789");
        map.put("AA",123);
        map.put("BB",458);
        // 遍歷全部的key集：
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());// CC AA BB
        }
        // 遍歷全部的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for (Object obj : values) {
            System.out.println(obj);// 789 123 458
        }
        // 遍歷全部的key-value：
        // 方式一：entrySet();
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            // entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "----" + entry.getValue());// CC----789 AA----123 BB----458
        }
        // 方式二：
        Set set1 = map.keySet();
        Iterator iterator2 = set1.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "----" + value);// CC----789 AA----123 BB----458
        }
    }

總結
經常使用方法：
添加：put(Object key,Object value)
修改：put(Object key,Object value)
刪除：remove(Object key)
查詢：get(Object key)
長度：size()
遍歷：setKey()/values()/entrySet()

TreeMap的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必須是由同一個類建立的對象。

由於要按照key進行排序：天然排序、定製排序。

public class User implements Comparable {
    private String name;
    private int age;
    public String getName() {...}
    public void setName(String name) {...}
    public int getAge() {...}
    public void setAge(int age) {...}
    public User(String name, int age) {...}
    public User() {}
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if (o instanceof User) {
            User obj = (User) o;
            int compare = this.name.compareTo(obj.name);
            if (compare != 0) {
                return compare;
            }else {
                return Integer.compare(this.age,obj.age);
            }
        }
        throw new RuntimeException("傳入的類型不一致！");
    }
    @Override
    public String toString() {...}
}

// 天然排序
public void test() {
        Map map = new TreeMap();
        User user1 = new User("Tom",22);
        User user2 = new User("Jerry",21);
        User user3 = new User("Jack",25);
        User user4 = new User("Mack",20);
        map.put(user1,98);
        map.put(user2,89);
        map.put(user3,76);
        map.put(user4,100);
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator = entrySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object o = iterator.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) o;
            Object key = entry.getKey();
            Object value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "----" + value);java
        }
    }

// 定製排序
public void test2(){
        TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if (o1 instanceof User && o2 instanceof User) {
                    User u1 = (User) o1;
                    User u2 = (User) o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("傳入的類型不一致！");
            }
        });
        User user1 = new User("Tom",22);
        User user2 = new User("Jerry",21);
        User user3 = new User("Jack",25);
        User user4 = new User("Mack",20);
        treeMap.put(user1,98);
        treeMap.put(user2,89);
        treeMap.put(user3,76);
        treeMap.put(user4,100);
        Set entrySet = treeMap.entrySet();
        Iterator iterator = entrySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            Object o = iterator.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) o;
            Object key = entry.getKey();
            Object value = entry.getValue();
            System.out.println(key + "----" + value);
        }
    }

Map實現類：Properties

Properties 類是 Hashtable 的子類，該對象用於處理屬性文件。

因爲屬性文件裏的 key、value 都是字符串類型，因此 Properties 裏的 key 和 value 都是字符串類型。

存取數據時，建議使用setProperty(String key,String value)方法和 getProperty(String key)方法

public class PropertiesTest {
    public static void main(String[] args) {
        FileInputStream fis = null;
        try {
            Properties pros = new Properties();
            fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
            pros.load(fis);// 加載流對應的文件
            String name = pros.getProperty("name");
            String password = pros.getProperty("password");
            System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (fis != null) {
                try {
                    fis.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

// 建立後綴爲.properties的文件
name=Tom
password=123

Collections工具類

Collections 是一個操做 Set、List 和 Map 等集合的工具類。

reverse(List)：反轉 List 中元素的順序 。
shuffle(List)：對 List 集合元素進行隨機排序 。
sort(List)：根據元素的天然順序對指定 List 集合元素按升序排序 。
sort(List，Comparator)：根據指定的 Comparator 產生的順序對 List 集合元素進行排序 。
swap(List，int， int)：將指定 list 集合中的 i 處元素和 j 處元素進行交換。
Object max(Collection)：根據元素的天然順序，返回給定集合中的最大元素 。
Object max(Collection，Comparator)：根據 Comparator 指定的順序，返回 給定集合中的最大元素 。
Object min(Collection) 。
Object min(Collection，Comparator) 。
int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出現次數 。
void copy(List dest,List src)：將src中的內容複製到dest中 。
boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替換 List 對象的全部舊值。
Collections 類中提供了多個 synchronizedXxx() 方法，該方法可以使將指定集 合包裝成線程同步的集合，從而能夠解決多線程併發訪問集合時的線程安全 問題。