《Thinking in Java》学习——17章容器深入研究（二）

理解Map

1.映射表的基本思想是它维护的是键－值（对）关联，因此你可以使用键来查找值。
2.下面是一个简单的关联数组的创建：

public class AssociativeArray {
    private Object[][] pairs;
    private int index;
    public AssociativeArray(int length) {
        pairs = new Object[length][2];
    }
    public void put(K key, V value) {
        if (index >= pairs.length) 
            throws new ArrayIndexOutOfBoundsException();
        pairs[index++] = new Object[]{key, value};
    }
    @SupressWarning("unchecked")
    public V get(K key) {
        for (int i = 0; i < pairs.length; i++) {
            if (key.equals(pairs[i][0])) {
                return (V) pairs[i][1];
            }
        }
        return null;
    }
}

上面的代码只是具有一定的说明性，但是缺乏效率，并且由于具有固定尺寸而显得很不灵活。

一.性能

1.HashMap使用了特殊的值，称为散列码，来取代对键的缓慢搜索。散列码是相对唯一的、用以代表对象的int值，他是通过将该对象的某些信息进行转换而生成的。
2.hashCode()是类Object中的方法，因此所有Java对象都能产生散列码。HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的，此方法能够显著提高性能。
3.下面是几种基本的Map的实现：

Method	实现描述
HashMap	Map基于散列表带你实现（它取代了Hashtable）。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量和负载因子，以调整容器的性能
LinkedHashMap	类似于HashMap，但是便利它时，取得“键值对”的顺序是其插入顺序，或是最近最少使用的顺序。只比HashMap慢一点；而在迭代访问时反而更快，因为它使用链表维护内部的次序
TreeMap	基于红黑树的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序（由Comparable或Comparator决定）。TreeMap的特定在于，所得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map。它可以返回一个子树
WeekHashMap	弱键映射，允许释放映射所指向的对象；这是为解决某类特殊问题而设计的。如果映射之外没有引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾回收器回收
ConcurrentHashMap	一种线程安全的Map，它不涉及同步加锁
IdentityHashMap	使用==代替equals()对“键”进行比较的散列映射。

4.对Map中使用的键的要求与对Set中的元素的要求一样。任何键都必须具有一个equals()方法；如果键被用于散列Map，那么它必须还具有恰当的hashCode()方法；如果键被用于TreeMap，那么它必须实现Comparable。
5.关联数组中的基本方法是put()和get()。keySet()方法返回一个由Map的键组成的Set。可以直接通过values()方法获取“值”，该方法会产生一个包含Map中所有“值”的Collection，需要注意的是对该Collection的任何改动都会反映到与之相关联的Map。

二.SortedMap

1.使用SortedMap（TreeMap是其现阶段的唯一实现），可以确保“键”处于排序状态。
2.SortedMap接口中的一些特殊方法如下：

Method	功能描述
Comparator comparator()	返回当前Map使用的Comparator；或者返回null，表示以自然方式排序
T firstKey()	返回Map中的第一个键
T lastKey()	返回Map中的最末一个键
SortedMap subMap(fromKey, toKey)	生成此Map的子集，范围由fromKey（包含）到toKey（不包含）的键确定
SortedMap headMap(toKey)	生成此Map的子集，由小于toKey的所有键值对确定
SortedMap tailMap(fromKey)	生成此Map的子集，由大于或等于fromMap的所有键值对组成

三.LinkedHashMap

1.为了提高速度，LinkedHashMap散列化所有的元素，但是在遍历键值对时，却又以元素的插入顺序返回键值对。
2.可以在构造器中设定LinkedHashMap，使之采用基于访问的最近最少使用算法。于是没有被访问过的元素酒会出现在队列的最前面。对于需要定期清理元素以节省空间的程序来说，此功能使得程序很容易就能实现。

散列与散列码

1.使用标准类库中的类来作为HashMap的键没有问题，因为它具备了键所需的全部性质。
2.当自己创建用作HashMap的键的类，有可能会忘记在其中放置必需的方法，而这是通常会犯的一个错误。
3.可能你会认为，只需编写恰当的hashCode()方法的覆盖版本即可。但是它仍然无法正常运行，除非你同时覆盖equals()方法，它也是Object的一部分。HashMap使用equals()判断当前的键是否与表中的相同。
4.正确的equals()方法必须满足的条件：
（1）自反性。对任意x，x.equals(x)一定返回true。
（2）对称性。对任意x和y，如果y.equals(x)返回true，则x.equals(y)一定返回true。
（3）传递性。对任意x，y，z，如果有x.equals(y)返回true，y.equals(z)返回true，则x.equals(z)一定返回true。
（4）一致性。对任意x和y，如果对象中用于等价比较的信息没有改变，那么无论调用x.equals(y)多少次，返回的结果应该保持一致，要么一直是true要么一直是false。
（5）对任何不是null的x，x.equals(null)一定返回false。

一.理解hashCode()

1.使用散列的目的是：想要试用一个对象来查找另外一个对象。

二.为速度而散列

1.散列的价值在于速度：散列使得查询得以快速进行。
2.散列将键保存在某处，以便能够快速找到。存储一组元素最快的数据结构是数组吗所以使用它来表示键的信息。
3.数组并不保存键本身。而是通过键对象生成一个数字，将其作为数组的下标。这个数字就是散列码，由hashCode()方法生成。
4.为解决数组容量被固定的问题，不同的键会产生相同的下标。也就是说，可能会有冲突。因此，数组多大就不重要了，任何键总能在数组中找到它的位置。
5.查询一个值的过程首先就是计算散列码，然后使用散列码查询数组。如果能够没有冲突，那就有了一个完美的散列函数，但这只是特例。通常。冲突由外部链接处理：数组并不直接保存值，而是保存值的list。然后对list中的值使用equals()方法进行线性查询。这部分的查询自然会比较慢，但是，如果散列函数好的话，数组的每个位置就只有较少的值。因此，不会查询整个list，而是快速地跳到数组的某个位置，只对很少的元素进行比较。

三.覆盖hashCode()

1.在使用HashMap的时候，你无法控制数组的下标值的产生。这个值依赖于具体的HashMap对象的容量，而容量大改变与容器的充满程度和负载因子有关。
2.设计hashCode()最重要的一个因素：无论何时，对同一个对象调用hashCode()都应该产生同样的值。
3.不应该使hashCode()依赖于具有唯一性的对象信息，尤其是使用this的值。因为这样做无法生成一个新的键，使之与put()中原始的键值对中的键相同。
4.hashCode()必须基于对象的内容生成散列码。散列码不鄙视独一无二的，但是通过hashCode()和equals()，必须能够完全确定对象的身份。
5.好的hashCode()应该产生分布均匀的散列码。如果散列码都集中在一块，那么HashMap或者HashSet在某些区域的负载会很重，这样就不如分布均匀的散列函数快。
6.产生hashCode()的基本指导：
（1）给int变量result赋予某个非零值常量，例如17。
（2）为对象内每一个有意义的域f（即每个可以做equals()操作的域）计算出一个int散列码c：

域类型	计算
boolean	c = (f ? 0 : 1)
byte、char、short、int	c = (int)f
long	c = (int) (f ^ (f >>> 32))
float	c = Float.floatToBits(f)
double	long l = Double.doubleToLongBits(f) c = (int) (l ^ l >>> 32)
Object，其equals()调用这个域的equals()	c = f.hashCode()
数组	对每个元素应用上面的规则

（3）合并计算得到的散列码：
result = 37 * result + c;
（4）返回result。
（5）检查hashCode()最后生成的结果，确保相同的对象有相同的散列码。
7.compareTo()的创建方式：排序的规则首先按照实际类型排序，然后如果有名字的话，按照name排序，最后安好创建的顺序排序。