Java集合框架之Map实例解析.doc

Java集合框架之Map实例解析1、Map概述1.1 什么是MapMap是将键映射到值( key-value )的对象。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 。1.2 Map与Collection的区别 1.Map 存储的是键值对形式的元素，键唯一，值可以重复。 2.Collection 存储的是单列元素，子接口Set元素唯一，子接口List元素可重复。 3.Map集合的数据结构值针对键有效，跟值无关，Collection集合的数据结构是针对元素有效关于Collection可以戳这里java集合框架之Collection实例解析2、Map继承体系下面列出了常见Map集合的继承体系与他们的特点-Map 键唯一 |-HashMap 基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用 null 值和 null 键。（除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。）此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。 此实现不是同步的。 |-LinkedHashMap Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。此实现与 HashMap 的不同之处在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序通常就是将键插入到映射中的顺序（插入顺序）。此实现不是同步的 |-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，null 值和 null 键都被支持。 |-Hashtable 此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。任何非 null 对象都可以用作键或值。 Hashtable 是同步的 |-TreeMap 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。 此实现不是同步的3、Map泛型接口Map特点 ： 由key-value键值对组成，键不可重复，值可重复大致包含如下功能： 插入（put、putAll()）、删除（remove()） 获取（entrySet()、get()、keySet()、size()、values()） 判断（containsKey()、containsValue()、equals()、isEmpty()）、清除（clear()） 替换（replace()，replace(K key, V oldValue, V newValue) jdk1.8之后，后面示例会讲到它们）方法摘要 void clear() 从此映射中移除所有映射关系（可选操作）。 boolean containsKey(Object key) 如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。 boolean containsValue(Object value) 如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。 SetMap.Entry entrySet() 返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。 boolean equals(Object o) 比较指定的对象与此映射是否相等。 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。 int hashCode() 返回此映射的哈希码值。 boolean isEmpty() 如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。 Set keySet() 返回此映射中包含的键的 Set 视图。 V put(K key, V value) 将指定的值与此映射中的指定键关联（可选操作）。 void putAll(Map m) 从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中（可选操作）。 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）。 int size() 返回此映射中的键-值映射关系数。 Collection values() 返回此映射中包含的值的 Collection 视图。3.1、 Map集合遍历的常见方式方式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3.11 Map使用示例public class MapReview public static void main(String args) Map map=new HashMap(); map.put(000, qqq); map.put(003, rrr); map.put(001, www); map.put(002, eee); map.put(004, sss); / System.out.println(map); / 直接打印输出键值对 / 遍历1 ： 通过键值对对象entrySet获取键与值 SetEntry entrySet = map.entrySet(); for (Entry entry : entrySet) String key = entry.getKey(); String value = entry.getValue(); System.out.println(key=+key+ value=+value); System.out.println(-); / 遍历2：通过键keySet获取值 Set keySet = map.keySet(); / 得到键的集合 for (String key : keySet) String value = map.get(key); System.out.println(key=+key+ value=+value); System.out.println(-); / 获取Map值的集合 Collection values = map.values(); System.out.println(values); / 判断是否存在键和值 System.out.println(containsKey=+map.containsKey(001); System.out.println(containsKey=+map.containsValue(eee); / 向Map集合添加元素时，若键存在，则返回之前与键对应的值 String put = map.put(000, aaa); System.out.println(put=+put); / output： qqq / default V replace(K key, V value) / 替换功能，将旧值替换成新值，并返回旧值（若有的话） String replace = map.replace(003, 666); System.out.println(replace=+replace); System.out.println(map); / default boolean replace(K key, V oldValue, V newValue / 只有当键key存在，并且oldValue与newValue相等时，旧的值才会被替换成新的值，并且返回true boolean success = map.replace(004, sss, lll); System.out.println(replace2=+success); / output : true 3.2、 HashMap3.21.HashMap的特点键是哈希表结构，可以保证键的唯一性，当向已存在key的Map中添加元素时，会覆盖掉旧值，并将旧值返回。它允许使用 null 值和 null 键，但不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变(即不会保证存储的顺序与输出的顺序恒久不变)。 此实现不是同步的。注意：对于自定义对象，需重写其equals和hashCode方法才能保证其key的唯一性3.22.HashMap与Hashtable的异同除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同3.23.HashMap的使用示例public class HashMapReview public static void main(String args) test1(); test2(); /* * 自定义类型做key, * 需重写其equals和hashCode方法才能保证其key的唯一性 */ private static void test2() HashMap map=new HashMap(); map.put(new Info(0, aaa),0000); map.put(new Info(1, bbb),1111); map.put(new Info(3, ddd),3333); map.put(new Info(0, aaa),4444); map.put(new Info(2, ccc),2222); printMap(map); / output：/ key=Info id=3, adress=ddd value=3333/ key=Info id=2, adress=ccc value=2222/ key=Info id=0, adress=aaa value=0000/ key=Info id=1, adress=bbb value=1111/ key=Info id=0, adress=aaa value=4444 / 当Info没有重写equals和hashCode方法时，key出现重复元素 /* * String或基本数据类型的包装类做key，他们已重写了hashCode与equals方法 * 键唯一，重复添加会替换旧值成新值 */ private static void test1() HashMap map=new HashMap(); map.put(aaa, 123); map.put(bbb, 789); map.put(aaa, 456); map.put(ccc, 321); System.out.println(map); / output：/ aaa=456, ccc=321, bbb=789 / 重复的键不会重新插入，只会替换旧值成新值 private static void printMap(Map map) SetEntry entrySet = map.entrySet(); for (Entry entry : entrySet) System.out.println(key=+entry.getKey()+ value=+entry.getValue(); 3.24 一个HashMap面试题需求如下： 已知一个HashMap集合， Person有name（String）和age（int）属性。 请写一个方法实现对HashMap的排序功能。该方法接收HashMap为形参，返回类型为HashMap，要求对HashMap中的Person的age升序进行排序。排序时key=value键值对不得拆散。分析：HashMap本身是不保证元素的顺序不变的，要对其排序可使用LinkedHashMap，它是有序的并且还是HashMap的子类，我们可以使用它来完成排序的目的。最后返回它的实例即可满足要求 并且还符合多态的编程思想 示例代码public class SortedHashMapDemo public static void main(String args) HashMap map = new LinkedHashMap(); map.put(0, new Person(小明, 20); map.put(1, new Person(小二, 26); map.put(2, new Person(小四, 19); map.put(3, new Person(阿七, 33); map.put(4, new Person(十四, 25); map.put(4, new Person(小花, 19); System.out.println(map); HashMap sortedHashMap = SortedHashMap(map); System.out.println(sortedHashMap); public static HashMap SortedHashMap( HashMap map) / 获得键值对Set集合 SetEntry entrySet = map.entrySet(); / 将键值对Set集合转化为List以用Collections来排序 ListEntry list = new ArrayListMap.Entry( entrySet); / 通过Collections来排序，添加比较器，比较年龄 Collections.sort(list, new ComparatorEntry() Override public int compare(Entry o1, Entry o2) int result = o2.getValue().age - o1.getValue().age; result = result = 0 ? o2.hashCode() - o1.hashCode() : result; return result; ); / 创建LinkedHashMap来存储排好序的List元素 LinkedHashMap linkedHashMap = new LinkedHashMap(); / 遍历List，将元素添加到linkedHashMap中 for (Entry entry : list) linkedHashMap.put(entry.getKey(), entry.getValue(); return linkedHashMap; class Person String name; int age; public Person(String name, int age) super(); = name; this.age = age; Override public String toString() return Person name= + name + , age= + age + ; 3.3、 LinkedHashMap3.31 LinkedHashMap特点：Map接口的哈希表和链接列表实现，具有可预知的迭代顺序。此链接列表定义了迭代顺序（即存储的顺序与输出的顺序相同），该迭代顺序通常就是将键插入到映射中的顺序（插入顺序）。此实现不是同步的注意：当key为String或基本数据类型包装类，键相同自动替换旧值为新值 (因为他们已重写了hashCode与equals方法)当key为自定义对象，需让其重写hashCode与equals方法才能保证key的唯一性3.32 LinkedHashMap使用示例public class LinkedHashMapReview public static void main(String args) test1(); test2(); test3(); /* * 自定义对象为key * 需让其重写hashCode与equals方法才能保证key的唯一性 */ private static void test3() LinkedHashMap map=new LinkedHashMap(); map.put(new Info(0, vvv), 000); map.put(new Info(0, vvv), 333); map.put(new Info(1, ccc), 111); System.out.println(map); / output : 当Info没有重写hashCode与equals方法，/ Info id=0, adress=vvv=0, Info id=0, adress=vvv=333, Info id=1, adress=ccc=111 / output : 当Info重写hashCode与equals方法/ Info id=0, adress=vvv=333, Info id=1, adress=ccc=111 /* * 基本数据类型包装类重写了hashCode与equals方法，键相同自动替换旧值为新值 */ private static void test2() LinkedHashMap map=new LinkedHashMap(); map.put(1, 66); map.put(2, 67); map.put(3, 68); map.put(1, 69); / 自动装箱 Integer.valueOf(69) System.out.println(map); / output/ 1=69, 2=67, 3=68 / 输出顺序与存储相同，重复添加已有的键会替换掉旧值 /* * String做key * String类实现了hashCode与equals方法，键相同自动替换旧值为新值 */ private static void test1() LinkedHashMap map=new LinkedHashMap(); map.put(aa, 121); map.put(bb, 122); map.put(cc, 123); map.put(aa, 122); map.put(dd, 122); map.put(ee, 122); System.out.println(map); / output / aa=122, bb=122, cc=123, dd=122, ee=122 / 输出顺序与存储相同，重复添加已有的键会替换掉旧值 3.4、 HashtableHashtable是同步的，它不允许使用 null 值和 null 键。除此之外与HashMap大致相同,示例略 3.41 使用PropertiesProperties类继承自Hashtable，表示了一个持久的属性集，由键值对（key-value）组成。与Hashtable不同的是，Properties属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串，因此不推荐使用Hashtable的put方法为Properties添加属性。Properties 可通过store方法保存在流中或通过load方法从流中加载。如下三种方式：1.通过字节输入输出流 void load(InputStream inStream) 从输入流中读取属性列表（键和元素对）。 void store(OutputStream out, String comments) 以适合使用 load(InputStream) 方法加载到 Properties 表中的格式，将此 Properties 表中的属性列表（键和元素对）写入输出流。 2.通过字符输入输出流 void load(Reader reader) 按简单的面向行的格式从输入字符流中读取属性列表（键和元素对）。 void store(Writer writer, String comments) 以适合使用 load(Reader) 方法的格式，将此 Properties 表中的属性列表（键和元素对）写入输出字符。 3.通过xmlvoid loadFromXML(InputStream in) 将指定输入流中由 XML 文档所表示的所有属性加载到此属性表中。 void storeToXML(OutputStream os, String comment) 发出一个表示此表中包含的所有属性的 XML 文档。 void storeToXML(OutputStream os, String comment, String encoding) 使用指定的编码发出一个表示此表中包含的所有属性的 XML 文档。 通过如下方法存取键值 String getProperty(String key) 用指定的键在此属性列表中搜索属性。 String getProperty(String key, String defaultValue) 用指定的键在属性列表中搜索属性。 Object setProperty(String key, String value) 调用 Hashtable 的方法 put。 void list(PrintStream out) 将属性列表输出到指定的输出流。 void list(PrintWriter out) 将属性列表输出到指定的输出流。 Set stringPropertyNames() 返回此属性列表中的键集，其中该键及其对应值是字符串，如果在主属性列表中未找到同名的键，则还包括默认属性列表中不同的键。 下面通过示例使用Properties1.创建一个属性文件/* * 创建一个属性文件 * throws IOException */ private static void create() throws IOException / 创建一个空的属性文件 Properties prop = new Properties(); / 创建一个文件输出流，用于写出属性文件到本地 FileWriter writer = new FileWriter(perties);/亦可以使用FileOutputStream / 设置属性键与值 prop.setProperty(name, pecuyu); prop.setProperty(character, kind); / 通过字符输出流将键值对写入属性文件 prop.store(writer, this is new); writer.close(); 2.读取属性文件内容 /* * 读取一个属性文件 */ private static void load() throws FileNotFoundException, IOException / 创建属性文件 Properties prop=new Properties(); / 从流中读取属性列表到属性文件 prop.load(new FileInputStream(perties);/ 亦可使用FileReader / 通过键取值 String name = prop.getProperty(name); String character = prop.getProperty(character); /System.out.println(name=+name+ character=+character); prop.list(System.out); / 将属性键值对列出并打印到控制台 Set stringPropertyNames = prop.stringPropertyNames();/ 键的set集合 for (String key : stringPropertyNames) String value = prop.getProperty(key); / 通过键获取值 System.out.println(key=+key+ value=+value); 3.5、 WeakHashMap3.51 特点以弱键 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3.52 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，值对象可以通过 WeakHashMap 本身间接引用其对应的键；这就是说，某个值对象可能强引用某个其他的键对象，而与该键对象相关联的值对象转而强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。 3.6、 TreeMap3.61 TreeMap特点- 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）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。3.62 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 = pare(key, t.key); 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）源码如下public V put(K key, V value) Entry t = root; / 判断Entry是否有元素，没有则new一个 if (t = null) compare(key, key); / type (and possibly null) check root = new Entry(key, value, null); size = 1; modCount+; return null; int cmp; Entry parent; / 通过自然排序与比较器排序 / split comparator and comparable paths Comparator cpr = comparator; if (cpr != null) do parent = t; cmp = pare(key, t.key); if (cmp 0) t = t.right; else return t.setValue(value); while (t != null); else if (key = null) throw new NullPointerException(); SuppressWarnings(unchecked) Comparable k = (Comparable) key; do parent = t; cmp = pareTo(t.key); if (cmp 0) t = t.right; else return t.setValue(value); while (t != null); Entry e = new Entry(key, value, parent); if (cmp 0) parent.left = e; else parent.right = e; fixAfterInsertion(e); size+; modCount+; return null; 3.63 TreeMap使用示例public class TreeMapReview public static void main(String args) test1(); test2(); /* * 自定义对象做key,需满足以下两个条件之一，否则抛出异常java.lang.ClassCastException:com.yu.bean.Info cannot be cast to java.lang.Comparable * 实现Comparable接口并重写compare方法 * 构造TreeMap对象时，需传入Comparator * 当两者都有，以Comparator来排序 */ private static void test2() TreeMap map=new TreeMap(new Comparator() Override public int compare(Info o1, Info o2) int num = o2.getId() - o1.getId(); num = num = 0 ? o2.getAdress().hashCode() - o1.getAdress().hashCode() : num; return num; ); map.put(new Info(000, hhh), qqq); map.put(new Info(001, hhh), aaa); map.put(new Info(002, hhh), zzz); map.put(new Info(000, hhh), qqq); System.out.println(map); /* * String类型或基本类型包装类做key * String类实现了Comparable接口，可以进行自然排序 */ private static void test1() TreeMap map = new TreeMap(); map.put(a, 111); map.put(b, 123); map.put(c, 121); map.put(c, 121); SetEntry entrySet = map.entrySet();