map详解

map是什么？

Map是一个以键值对存储的接口

1、Map的三大特点：

a.包含键值对 
b.键唯一 
c.键对应的值唯一

2、map的方法

map的分类

EnumMap

1、EnumMap是一个与枚举类一起使用的Map实现，EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值。创建EnumMap时必须显式或隐式指定它对应的枚举类

2、EnumMap在内部以数组形式保存，所以这种实现形式非常紧凑、高效

3、EnumMap根据key的自然顺序（即枚举值在枚举类中的定义顺序）来维护来维护key-value对的次序。当程序通过keySet()、entrySet()、values()等方法来遍历EnumMap时即可看到这种顺序

4、EnumMap不允许使用null作为key值，但允许使用null作为value。如果试图使用null作为key将抛出NullPointerException异常。如果仅仅只是查询是否包含值为null的key、或者仅仅只是使用删除值为null的key，都不会抛出异常。

WeakHashMap

WeakHashMap继承于AbstractMap，并且实现了Map接口。WeakHashMap是哈希表，但是它的键是"弱键"。WeakHashMap中保护几个重要的成员变量：table, size, threshold, loadFactor, modCount, queue。

IdentityHashMap

区别与其他的键不能重复的容器，IdentityHashMap允许key值重复，但是——key必须是两个不同的对象，即对于k1和k2，当k1==k2时，IdentityHashMap认为两个key相等，而HashMap只有在k1.equals(k2) == true 时才会认为两个key相等。 IdentityHashMap的数据很简单，底层实际就是一个Object数组，在逻辑上需要看成是一个环形的数组，解决冲突的办法是：根据计算得到散列位置，如果发现该位置上已经有元素，则往后查找，直到找到空位置，进行存放，如果没有，直接进行存放。当元素个数达到一定阈值时，Object数组会自动进行扩容处理。

HashMap

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变，HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体

Dictionary

Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。给出键和值，你就可以将值存储在Dictionary对象中。一旦该值被存储，就可以通过它的键来获取它。所以和Map一样， 属于一个泛型集合：DIctionary

HashTable

Hashtable继承自Dictionary类，Hashtable 中的方法是Synchronize（同步锁）的，一般在多线程并发的环境下使用。

SortedMap

它是map接口下派生的一个子接口，SortedMap的实现类为TreeMap；

NavigableMap

扩展的 SortedMap，具有了针对给定搜索目标返回最接近匹配项的导航方法。方法 lowerEntry、floorEntry、ceilingEntry 和 higherEntry 分别返回与小于、小于等于、大于等于、大于给定键的键关联的 Map.Entry 对象，如果不存在这样的键，则返回 null。类似地，方法 lowerKey、floorKey、ceilingKey 和 higherKey 只返回关联的键。所有这些方法是为查找条目而不是遍历条目而设计的。

TreeMap

特点：

1.无序，不允许重复（无序指元素顺序与添加顺序不一致）

2.TreeMap集合默认会对键进行排序，所以键必须实现自然排序和定制排序中的一种 

3..底层使用的数据结构是二叉树

排序：

1.TreeSet集合排序方式一：自然排序Comparable 

http://blog.csdn.net/baidu_37107022/article/details/70207564

2.TreeSet集合排序方式二：定制排序Comparator

http://blog.csdn.net/baidu_37107022/article/details/70207633

LinkedHashMap

HashMap和双向链表合二为一即是LinkedHashMap。所谓LinkedHashMap，其落脚点在HashMap，因此更准确地说，它是一个将所有Entry节点链入一个双向链表的HashMap。由于LinkedHashMap是HashMap的子类，所以LinkedHashMap自然会拥有HashMap的所有特性。比如，LinkedHashMap的元素存取过程基本与HashMap基本类似，只是在细节实现上稍有不同。当然，这是由LinkedHashMap本身的特性所决定的，因为它额外维护了一个双向链表用于保持迭代顺序。此外，LinkedHashMap可以很好的支持LRU算法；LinkedHashMap读取的时候输入顺序和插入数据时的顺序相同

map的遍历

Map集合是键值对形式存储值的，所以它的遍历也就是获取键和值，map的遍历有四种：

1、通过map.keySet()获取值

 Map map = new HashMap();

for (Integer in : map.keySet()) {
            //map.keySet()返回的是所有key的值
            String str = map.get(in);//得到每个key多对用value的值
             System.out.println(in + "     " + str);
        }

2、通过Map.entrySet使用iterator遍历key和value

Iterator> it = map.entrySet().iterator();
     while (it.hasNext()) {
          Map.Entry entry = it.next();
           System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }

3、用for循环通过 Map.entrySet使用iterator遍历key和value（推存，尤其是容量大的时候）

for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
         //Map.entry 映射项（键-值对）  有几个方法：用上面的名字entry
         //entry.getKey() ;entry.getValue(); entry.setValue();
         //map.entrySet()  返回此映射中包含的映射关系的 Set视图。
          System.out.println("key= " + entry.getKey() + " and value= " + entry.getValue());
      }

4、通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key

for (String v : map.values()) {
           System.out.println("value= " + v);
    }

HsahMap的底层原理

存储：

public V put(K key, V value) {
    // HashMap允许存放null键和null值。
    // 当key为null时，调用putForNullKey方法，将value放置在数组第一个位置。 
    if (key == null)
        return putForNullKey(value);
    // 根据key的keyCode重新计算hash值。
    int hash = hash(key.hashCode());
    // 搜索指定hash值在对应table中的索引。
    int i = indexFor(hash, table.length);
    // 如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素。
    for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    // 如果i索引处的Entry为null，表明此处还没有Entry。
    modCount++;
    // 将key、value添加到i索引处。
    addEntry(hash, key, value, i);
    return null;
}

从上面的源代码中可以看出：当我们往HashMap中put元素的时候，先根据key的HashCode重新计算hash值，根据hash值得到这个元素在数组中的位置（即下标），如果数据该位置上已经存放有其他元素了，那么在这个位置上的元素讲义链表的形式存放，新加入的放在链头，最先加入的放在链尾。如果数组该位置没有元素，就直接将该元素放到此数组中的该位置上

addEntry(hash, key, value, i)方法根据计算出的hash值，将key-value对放在数组table的i索引处。addEntry 是 HashMap 提供的一个包访问权限的方法，代码如下：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    // 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry 
    Entry e = table[bucketIndex];
    // 将新创建的 Entry 放入 bucketIndex 索引处，并让新的 Entry 指向原来的 Entry 
    table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e);
    // 如果 Map 中的 key-value 对的数量超过了极限
    if (size++ >= threshold)
    // 把 table 对象的长度扩充到原来的2倍。
        resize(2 * table.length);
}

当系统决定存储HashMap中的key-value对时，完全没有考虑Entry中的value，仅仅只是根据key来计算并决定每个Entry的存储位置。我们完全可以把 Map 集合中的 value 当成 key 的附属，当系统决定了 key 的存储位置之后，value 随之保存在那里即可。

hash(int h)方法根据key的hashCode重新计算一次散列。此算法加入了高位计算，防止低位不变，高位变化时，造成的hash冲突。

static int hash(int h) {
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); 
}

我们可以看到在HashMap中要找到某个元素，需要根据key的hash值来求得对应数组中的位置。如何计算这个位置就是hash算法。前面说过HashMap的数据结构是数组和链表的结合，所以我们当然希望这个HashMap里面的 元素位置尽量的分布均匀些，尽量使得每个位置上的元素数量只有一个，那么当我们用hash算法求得这个位置的时候，马上就可以知道对应位置的元素就是我们要的，而不用再去遍历链表，这样就大大优化了查询的效率。

对于任意给定的对象，只要它的 hashCode() 返回值相同，那么程序调用 hash(int h) 方法所计算得到的 hash 码值总是相同的。我们首先想到的就是把hash值对数组长度取模运算，这样一来，元素的分布相对来说是比较均匀的。但是，“模”运算的消耗还是比较大的，在HashMap中是这样做的：调用 indexFor(int h, int length) 方法来计算该对象应该保存在 table 数组的哪个索引处。indexFor(int h, int length) 方法的代码如下：

static int indexFor(int h, int length) { 
    return h & (length-1);
}

这个方法非常巧妙，它通过 h & (table.length -1) 来得到该对象的保存位，而HashMap底层数组的长度总是 2 的 n 次方，这是HashMap在速度上的优化。在 HashMap 构造器中有如下代码：

int capacity = 1;
    while (capacity < initialCapacity) 
        capacity <<= 1;

这段代码保证初始化时HashMap的容量总是2的n次方，即底层数组的长度总是为2的n次方。

读取：

public V get(Object key) {
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    int hash = hash(key.hashCode());
    for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)];
        e != null;
        e = e.next) {
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) 
            return e.value;
    }
    return null;
}

有了上面存储时的hash算法作为基础，理解起来这段代码就很容易了。从上面的源代码中可以看出：从HashMap中get元素时，首先计算key的hashCode，找到数组中对应位置的某一元素，然后通过key的equals方法在对应位置的链表中找到需要的元素。

总结

HashMap底层就是一个数组结构，数组中的每一项又是一个链表。当新建一个HashMap的时候，就会初始化一个数组。Entry就是数组中的元素，每个 Entry 其实就是一个key-value对，它持有一个指向下一个元素的引用，这就构成了链表。

HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理，这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对，当需要存储一个 Entry 对象时，会根据hash算法来决定其在数组中的存储位置，再根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置；当需要取出一个Entry时，也会根据hash算法找到其在数组中的存储位置，再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

默认是构建一个初始容量为 16，负载因子为 0.75 的 HashMap。也就是说，默认情况下，数组大小为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，

而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，

那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。

###HashMap和HashTable的区别

1.Map是一个以键值对存储的接口。Map下有两个具体的实现，分别是HashMap和HashTable.

2.HashMap是线程非安全的，HashTable是线程安全的，所以HashMap的效率高于HashTable.

3.HashMap允许键或值为空，而HashTable不允许键或值为空.

区别详解：点击打开链接