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集合--Map、HashMap

news 2025/11/1 5:00:57

4.1 Map接口和常用方法

Map接口实现类的特点：

注意：这里讲的是JDK8的Map接口特点

  1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：Key-Value（双列数据）

    Map map = new HashMap();
map.put("no1","韩顺平"); //k-v
map.put("no1","张三丰"); //当有相同的k，就等价于替换

  2. Map 中的 key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装 HashMap$Node 对象中

  3. Map 中的 key 不允许重复，原因和 HashSet 一样

  4. Map 中的 value 可以重复

  5. Map 的key 可以为 null，value 也可以为null，注意 key 为null，只能有一个，value 为null，可以多个

  6. 常用String类作为 Map 的 key

  7. key 和value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到对应

    //通过get方法，传入 key，会返回对应的value
System.out.println(map.get("no1"));

  8. Map存放数据的 key-value 示意图，一对 k-v 是放在一个 HashMap$Node （实际存放）中的，又因为 Node 实现了 Entry 接口，有些书上也说 k-v 就是一个 Entry （为了遍历方便）

    Map map = new HashMap();
map.put("no1","韩顺平"); //k-v
map.put("no2","张三丰"); //k-v//1.k-v 最后是 HashMap$newNode(hash,key,value,null)
//2.k-v为了方便程序员的遍历，还会创建 EntrySet 集合，该集合存放的元素类型是 Entry，而一个 Entry对象就有k,v EntrySet<Entry<K,V>>，即： transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet
//3.entrySet 中，定义的类型是 Map.Entry，但实际上存放的还是 HashMap$Node
//  这是因为 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>
//4.当把 HashMap$Node 对象 存放到 entrySet 就方便我们的遍历，因为 Map.Entry 提供了重要方法
//  K getKey(); V getValue();Set set = map.entrySet();
System.out.println(set.getClass());// HashMap$EntrySet
for(Object obj : set){//System.out.println(obj.getClass());//为了从 HashMap$Node 取出k-v//1.先做一个向下转型Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue() );
}

Map接口常用方法：

  • put：添加

  • remove：根据键删除映射关系

  • get：根据键获取值

  • size：获取元素个数

    Map map = new HashMap();
map.size();

  • isEmpty：判断个数是否为0

  • clear：清除

  • containsKey：查找键是否存在

4.2 Map接口遍历元素方式

  • containsKey：查找键是否存在

  • keySet：获取所有的键

    Map map = new HashMap();//先取出所有的 key ，再通过 key 取出对应的 value
Set keyset = map.keySet(); //（1）第一种方式：增强 for
for(Object key : ketset){System.out.println(key + "-" + map.get(key));
}//（2）第二种方式：迭代器
Iterator iterator = keyset.iterator();
while(iterator.hasNext()){Object key = iterator.next();System.out.println(key);
}

  • entrySet：获取所有的关系

    Map map = new HashMap();//通过 EntrySet 来获取 k-v
Set entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map.Entry<K,V>>//(1)增强for
for (Object entry : entrySet) {//将entry 转成 Map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + m.getValue());//首先通过map中的entrySet方法将K-V封装成Entry，使用增强for循环遍历，需要将接收的entrySet向下转型为Map.Entry（因为Map.entry能够使用get方法获取K-v）}//(2)迭代器
Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
while (iterator3.hasNext()){Object entry= iterator3.next();//System.out.println(next.getctass()); //HashHap$Node -实现-> Map.Entry (getKev,getvalue)//向下转型 Map.Entry（Node没有对应方法）Map.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());/*编译阶段：编译器检查 entry 的编译时类型 Map.Entry。它发现 Map.Entry 接口里声明了 getKey() 方法，所以语法正确，允许通过。运行阶段：JVM 找到 entry 变量实际指向的堆内存中的 HashMap$Node 对象，然后调用这个对象所属类（HashMap.Node）的 getKey() 方法。*/}

  • values：获取所有的值

    Map map = new HashMap();//把所有的 values 取出来
Collection values = map.values();//这里可以使用所有Collection使用的遍历方式//(1)增强for
for (Object value : values) {System.out.println(value);
}//(2)选代器
Iterator iterator2 = values.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {Object value = iterator2.next();System.out.println(value);
}

练习：

使用HashMap添加3个员工对象，要求
键：员工id
值：员工对象
并遍历显示工资>18000的员工（遍历方式最少两种）
员工类：姓名、工资、员工id

public static MapExercise{public static void main(String[] args){//完成代码Map hashMap = new HashMap(); hashMap.put(1, new Emp("jack", 300000, 1));hashMap.put(2, new Emp("tom", 2300, 2));hashMap.put(3, new Emp("john", 5000, 3));//遍历//并遍历显示工资>18000的员工(遍历方式最少两种）//1.使用keySet -> 增强forSet keySet = hashMap.keySet();for (Object key : keySet) {//先获取valueEmp emp =(Emp) hashMap.get(key);if(emp.getSal() > 18000）{System.out.println(emp);}}//2.使用EntrySet -> 迭代器Set entrySet = hashMap.entrySet();Iterator iterator = entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()){Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next();//通过entry 取得key 和 valueEmp emp = (Emp) entry.getValue();if(emp.getSal() > 18000){System.out.println(emp);     }}
}class Emp{private String name;private double sal;private int id;public Emp(String name, double sal, int id){this.name = name;this.sal = sal;this.id = id;}//get/set，toString省略
}

4.3 HashMap小结

  1. Map接口的常用实现类：HashMap、 Hashtable 和 Properties。
  2. HashMap是Map 接口使用频率最高的实现类。
  3. HashMap 是以 key-val 对的方式来存储数据 ( HashMap$Node 类型 )
  4. key 不能重复，但是值可以重复，允许使用 null 键和 null 值。
  5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改.（key不会替换，val会替换）
  6. 与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以 hash 表的方式来存储的（jdk 8 的HashMap 底层 数组+链表+红黑树）
  7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的，方法没有做同步互斥的操作，没有 synchronized

4.4 HashMap底层结构和源码分析

HashMap 底层机制：

  1. （k.v)是一个Node 实现了 Map.Entry<K,V>，查看HashMap 的源码可以看到.
  2. jdk 7.0 的 hashmap 底层实现[数组+链表]，jdk8.0底层[数组+链表+红黑树]

HashMap 扩容机制：（和HashSet相同）

  1. HashMap底层维护了Node类型的数组 table ，默认为null
  2. 当创建对象时，将加载因子 ( loadfactor ) 初始化为 0.75
  3. 当添加 key - val 时，通过 key 的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的 key 是否和准备加入的 key 相等：如果相等，则直接替换 val ；如果不相等，需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
  4. 第 1 次添加，则需要扩容table容量为 16，临界值（threshold)为 12
  5. 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的 2 倍，临界值为原来的 2 倍，即24，依次类推
  6. 在 Java 8 中，如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY _ THRESHOLD ( 默认是8 ），并且 table 的大小 >= MIN _ TREEIFY _ CAPACITY ( 默认64 )，就会进行树化 ( 红黑树 ）

HashMap 源码解读：

Map hashMap = new HashMap(); 
map.put("java",10);
map.put("php",10);
map.put("java",20);/*解读 + 图解：
1.执行构造器初始化加载因子 loadfactor = 0.75HashMap$Node[] table = null；
2.执行 put方法	调用 hash 方法，计算 key 的 hash值（h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)public V put(K key, V value){ //k = "java" v = 10return putVal(hash(key), key, value, false, true);}
3.执行 putValfinal V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict){Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //辅助变量//如果底层的 table数组 为空，数组为 null，或者 length = 0，就扩容到16if((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n =（tab = resize()).length;//取出 hash 值对应的 table 表的索引位置的 Node，如果为 null，就直接把加入的 k-v，创建成一个 Node ，加入到该位置即可if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e；K k;////如果table 的索引位置的key 的hash相同和新的key的hash值相同//并 满足（table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象 || equals 返回真）//就认为不能加入新的k-vif (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e=p;else if (p instanceof TreeNode) //如果当前的table的已有的Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果找到的结点，后面是链表，就循环比较for (int binCount = θ; ; ++binCount) {//死循环if ((e = p.next)== null) { //如果整个链表，没有和它相同，就加到该链表的最后p.next = newNode(hash,key, value, null);//加入后，判断当前链表的个数，是否已经到8个，到8个后//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if(e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同，就break，只是替换value((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}  }if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oLdValue == null)e.value= value; //替换，key对应的valueafterNodeAccess(e);return oldValue;           }++modCount; //每增加一个Node，就size++if (++size > threshold) //如果size > 临界值，就扩容resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}5.关于树化
//如果table 为null，或者大小还没有到64，暂时不树化，而是进行扩容
//否则才会真正的树化 -> 剪枝final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;if (tab == null || (n = tab.length) <  MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize();}*/

HashMap 扩容树化触发：

public class HashMapSource{public static void main(String[] args){HashMap hashMap = new HashMap();for(int i=1; i<=12;1++){hashMap.put(new A(i),"hello");}System.out.println(hashMap);  //12个k-v}
}class A{private int num;public A(int num){this.num = num;}//所有的A对象的hashCode都是100，hash值相同代表挂在同一个位置@overridepublic int hashCode() {return 100;}
}//循环到9时，table扩容但不树化（单条链表到达8，但是table大小没到64）
//大小到64后树化

4.5 Hashtable底层结构和源码分析

Hashtable基本介绍：

  1. 存放的元素是键值对：即 K - V
  2. Hashtable 的键和值都不能为 null，否则会抛出 NullPointerException
  3. Hashtable 使用方法基本上和 HashMap 一样
  4. Hashtable 是线程安全的，HashMap 是线程不安全的

HashTable底层结构：

Hashtable table = new Hashtable();
table.put("john",100);
table.put(null, 100);//异常
table.put("john"， null);//异常 NuLLPointerException 
table.put("Lucy",100);//ok
table.put("uic",100);
table.put("uic"，88)；//替换//1.底层有数组 Hashtable$Entry[] 初始化大小为 11
//2.临界值 threshold = 数组大小 * 0.75
//3.扩容：按自己的机制

HashTable扩容机制：

/*
4.执行方法 addEntry(hash, key value, index);添加K-V封装到Entry
5.当 if(count >= threshold) 满足时就进行扩容
6.按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1 的大小扩容，即 原大小* 2 + 1
*/

HashTable 和 HashMap 对比：

版本 线程安全（同步） 效率 允许 null键 null值
HashMap 1.2 不安全 高 可以
Hashtable 1.0 安全 较低 不可以
http://www.sczhlp.com/news/56543/

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