JAVA小知识25：万字详解Map

2024-06-19 12:36
文章标签 java 详解 25 知识 map 万字

本文主要是介绍JAVA小知识25：万字详解Map，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

一、Map

1.1、双列集合与键值对

Map 是 Java 中的一个接口，它存储键值对 (key-value pairs)，并且每个键 (key) 只能映射到一个值 (value)。键要求保持唯一性，值可以重复
在讲述List的时候我们引用过一张集合大图，还记得我们曾经说过吗？集合分为单列集合与双列集合，单列集合有List与Set，但是双列集合只有Map。
在这里插入图片描述
那么什么是双列集合呢？就是一条数据同时存储了ke与values，这样两列数据。双列集合一一对应，每一个键只能找到自己对应的值。
在这里插入图片描述

1.2、Map的成员方法

Map作为一个双列集合的顶层接口，有如下成员方法，这些方法在所有的实现类中都可以使用。

方法说明
V put(K key, V value)将指定的值与该映射中的指定键关联（可选操作）。
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。
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）。
boolean containsKey(Object key)检查 hashMap 中是否存在指定的 Key 对应的映射关系，则返回 true。
boolean containsValue(Object value)检查 hashMap 中是否存在指定的 value 对应的映射关系，则返回 true。
Set<K> keySet()返回此映射中包含的键的 Set 视图。
Collection<V> values()返回此映射中包含的值的 Collection 视图。
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
int size()返回此映射中的键值映射关系数。
void clear()从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
boolean isEmpty()如果此映射未包含键值映射关系，则返回 true。
V putIfAbsent(K key, V value)如果指定键尚未与某个值相关联（或映射为 null），则将其与给定值相关联并返回 null；否则返回当前值。
void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)对此映射的每个键值映射关系执行给定操作，直到所有条目都被处理或该操作引发异常。

1.3、Map的实现类

  • HashMap：基于哈希表实现，键值对无序。
  • LinkedHashMap：继承自HashMap，维护插入顺序。
  • TreeMap：基于红黑树实现，键值对有序。

二、HashMap

2.1、HashMap的简介

HashMap 是 Map的一个实现类，用于存储键值对（key-value pairs）。它是基于哈希表的数据结构。在 HashMap 中，每个键都映射到一个唯一的值，可以通过键来快速访问对应的值，算法时间复杂度可以达到 O(1)。

2.2、HashMap的特点

  • 键值对存储：每个元素存储为键值对形式 (key-value pairs)，键是唯一的，值可以重复。
  • 哈希表：HashMap 基于哈希表实现，通过计算键的哈希值来确定元素的存储位置。
  • 允许null：HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值。
  • 无序：HashMap 中的元素没有顺序，不保证顺序恒定。
  • 不重复：key不允许重复，否则按照最后一次添加的值算（理解为修改）
  • 非线程安全：HashMap 不是线程安全的，多个线程同时访问时可能会导致数据不一致。
  • 没有索引：HashMap底层是哈希表，哈希表中有链表与红黑树，无法确定索引。

2.3、成员方法

HashMap继承自Map，所以一般常用的成员方法都是Map中的方法

方法说明
V put(K key, V value)将指定的值与该映射中的指定键关联（可选操作）。
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。
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）。
boolean containsKey(Object key)检查 hashMap 中是否存在指定的 Key 对应的映射关系，则返回 true。
boolean containsValue(Object value)检查 hashMap 中是否存在指定的 value 对应的映射关系，则返回 true。
Set<K> keySet()返回此映射中包含的键的 Set 视图。
Collection<V> values()返回此映射中包含的值的 Collection 视图。
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
int size()返回此映射中的键值映射关系数。
void clear()从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。
boolean isEmpty()如果此映射未包含键值映射关系，则返回 true。
V putIfAbsent(K key, V value)如果指定键尚未与某个值相关联（或映射为 null），则将其与给定值相关联并返回 null；否则返回当前值。
void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action)对此映射的每个键值映射关系执行给定操作，直到所有条目都被处理或该操作引发异常。
2.3.1 put：添加
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Cherry", 3);
System.out.println(map); // {Apple=1, Banana=2, Cherry=3}
2.3.2 get：获取

这里要注意，get方法只能根据键来取值

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
Integer value = map.get("Apple");
System.out.println(value); // 1
2.3.3 remove：删除
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.remove("Banana");
System.out.println(map); // {Apple=1}
2.3.4 containsKey：是否包含该键
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
boolean hasApple = map.containsKey("Apple");
System.out.println(hasApple); // true
2.3.5 containsValue：是否包含该值
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
boolean hasValue1 = map.containsValue(1);
System.out.println(hasValue1); // true
2.3.6 keySet：获取ket的set列表（将所有key存入set集合）
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
Set<String> keys = map.keySet();
System.out.println(keys); // [Apple, Banana]
2.3.7 values：返回此映射中包含的值的 Collection集合
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
Collection<Integer> values = map.values();
System.out.println(values); // [1, 2]
2.3.8 entrySet：返回此映射中包含的映射关系的Set视图
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
System.out.println(entries); // [Apple=1, Banana=2]
2.3.9 forEach
// forEach 方法示例
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + ": " + v));

2.4、HashMap的遍历方式

2.4.1、第一种：for循环通过键找值
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Lemon", 3);
// 获取key
Set<String> keystr = map.keySet();
for (String s : keystr) {Integer integer = map.get(s);System.out.println(s+"="+integer);// Apple=1 Lemon=3 Banana=2
}
2.4.2、第二种：foreach
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Lemon", 3);
// 获取key
map.forEach((e,v)-> System.out.println(e+"="+v));// Apple=1 Lemon=3 Banana=2
2.4.3、第三种：迭代器通过键找值
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Lemon", 3);
Set<String> keySet = map.keySet();
Iterator<String> iterator = keySet.iterator();
while(iterator.hasNext()) {String next = iterator.next();Integer integer = map.get(next);System.out.println(next+"="+integer);// Apple=1 Lemon=3 Banana=2
}
2.4.4、第四种：通过entry对象获取或者通过entry单独获取
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
map.put("Lemon", 3);
Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
System.out.println(entries);//[Apple=1, Lemon=3, Banana=2]
for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {String key = entry.getKey();Integer value = entry.getValue();System.out.println(key+"="+value);// Apple=1 Lemon=3 Banana=2
}

2.5、HashMap的底层原理

HashMap与HashSet底层一样都是使用了哈希表 哈希表是一种对增删改查性能都良好的结构。
哈希表的组成：

  • jdk8以前：数组+链表
  • jdk8以后：数组+链表+红黑树

哈希表的灵魂是哈希值(可以理解为对象的整数表现形式)，其特点如下：

  • 根据hashcode方法算出来的int类型的整数
  • 该方法定义在Object类中，所有对象都可以调用，默认使用地址值进行计算
  • 一般情况下，会重写hashcode方法，利用对象内部的属性值计算哈希值

对象哈希值的特点：

  • 如果没有重写hashcode方法，不同对象计算出的哈希值是不同的
  • 如果已经重写hashcode方法，不同的对象只要属性值相同，计算出的哈希值就是一样的
  • 在小部分情况下，不同的属性值或者不同的地址值计算出来的哈希值也有可能一样。(哈希冲突)

第一步：与HashSet一样，HashMap他的底层也会创建一个默认长度16，默认加载因子为0.75的数组
第二步：map.put的底层会创建一个Entrty对象来存放我们要存储的键值对
第三步：利用键来计算出哈希值，在根据hash值计算出数组中的索引
第四步：如果该索引为null，则直接存入数组中
第五步：如果不为null，会调用equals方法比较键的属性值，如果属性值一样，就会覆盖原有的Entrty对象，如果不一样就会添加到索引下方链表
第六步：当数组长度超过 默认长度 * 加载因子（16 * 0.75=12）的时候，数组就会扩容到之前的两倍变成新的默认长度(32);
第七步：在jdk8以后，如果链表长度超过8而且数组长度超过64，则链表会转化为红黑树;
在这里插入图片描述

三、LinkedHashMap

还是与LinkedHashSet一样，LinkedHashMap是有序地，不重复，无索引的。这里的有序指的是存和取是有顺序的。他的底层虽然还是哈希表，但是每个元素又额外的多了一个双链表的机制记录存储的顺序。
在这里插入图片描述
其成员方法可以用Map的。

这篇关于JAVA小知识25：万字详解Map的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1075044。

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