【学习打卡】Java高级（七）

学习目标：

Java 高级编程 学习打卡 第七天

学习内容：

1、Map存储数据的特点是什么？并指明key，value，entry存储数据的特点。

双列数据，存储key-value对数据。
key：无序的、不可重复的 ——> 相当于Set存储
value：无序的、可重复的 ——> 相当于Collection存储
key-value:无序的、不可重复 ——> 相当于Set存储

2、描述HashMap的底层实现原理(jdk 8版)

3、Map中常用实现类有哪些？各自有什么特点？

4、如何遍历Map中的key-value对，代码实现

5、Collection和Collections的区别？

Collection接口：单列数据，定义了存取一组对象的方法的集合
Collections：操作Collection、Map的工具类

学习时间：

2021年5月01日

学习产出：

【学习打卡】Java高级 第一天
【学习打卡】Java高级 第二天
【学习打卡】Java高级 第三天
【学习打卡】Java高级 第四天
【学习打卡】Java高级 第五天
【学习打卡】Java高级 第六天
【学习打卡】Java高级 第七天

学习总结：

Map接口

常用实现类结构

|----Map:双列数据，存储key-value对的数据   ---类似于高中的函数：y = f(x)
		|----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
				|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以照添加的顺序实现遍历。
		              原因：在原的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
		              对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。
		|----TreeMap:保证照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
		                      底层使用红黑树
		|----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
				|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
		

HashMap的底层存储结构：数组+链表 （jdk7及之前)；数组+链表+红黑树 （jdk 8)

[面试题]

1、HashMap的底层实现原理？

2、HashMap 和 Hashtable 的异同？

3、CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？

存储结构的理解：

Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所的key —> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例)

Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value —>value所在的类要重写equals()

一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

图示：

常用方法

//添加：put(Object key,Object value)
map.put("name","Jack");
map.put("gender","male");
map.put("age","20");

//长度：size()
System.out.println(map.size());

//修改：put(Object key,Object value)
map.put("name","Rose");

//查询：get(Object key)
System.out.println(map.get("name"));

//删除：remove(Object key)
map.remove("name");
map.remove("gender","male");

遍历所有的key值

Set<String> keySet = map.keySet();
//通过Iterator
Iterator<String> iterator = keySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
     
	System.out.println(iterator.next());
}

//通过增强for循环
for (String key : keySet) {
     
	System.out.println(key);
}

遍历所有的value值

Collection<String> values = map.values();

//通过iterator
Iterator<String> iterator = values.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
     
	System.out.println(iterator.next());
}

//通过增强for循环
for (String value : values) {
     
	System.out.println(value);
}

遍历所有的key-value键值对

//方式一
Set<Map.Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
Iterator<Map.Entry<String, String>> entryIterator = entrySet.iterator();
while (entryIterator.hasNext()) {
     
	Map.Entry<String, String> entry = entryIterator.next();
	String key = entry.getKey();
	String value = entry.getValue();
}

//方式二
Set<String> keySet = map.keySet();
Iterator<String> iterator = keySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
     
	String key = iterator.next();
	String value = map.get(key);
}

内存结构说明：（难点）

1、HashMap在jdk7中实现原理：

在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
...可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):

1.首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。

	1.1如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1

	1.2如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
              
		1.2.1如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
              
		1.2.2如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
                      
			1.2.2.1.如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
			1.2.2.2.如果equals()返回true:使用value1替换value2。

补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

2、HashMap在jdk8中相较于jdk7在底层实现方面的不同：

1、new HashMap()：底层没有创建一个长度为16的数组

2、jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]

3、首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组

4、jdk7底层结构只：数组+链表；jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。

• 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
• 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。

3、HashMap底层典型属性的属性的说明：

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16

DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75

threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12

TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8

MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

4、LinkedHashMap的底层实现原理(了解)

LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，因为LinkedHashMap继承于HashMap.

区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.

HashMap中的内部类Node

LinkedHash中的内部类Entry

TreeMap的使用

向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象，因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序

使用Properties读取配置文件

//Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args)  {
     
    FileInputStream fis = null;
    try {
     
        Properties pros = new Properties();
        fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
        pros.load(fis);//加载流对应的文件
        String name = pros.getProperty("name");
        String password = pros.getProperty("password");
        System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
    } catch (IOException e) {
     
        e.printStackTrace();
    } finally {
     
        if(fis != null){
     
            try {
     
                fis.close();
            } catch (IOException e) {
     
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

Collections工具类

作用：操作Collection和Map的工具类

常用方法：

reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素升序排序
sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection，Comparator)
int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值

List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(36);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-98);
list.add(0);
//reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
Collections.reverse(list);
System.out.println(list);

//shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
 Collections.shuffle(list);
System.out.println(list);

//sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
Collections.sort(list);
System.out.println(list);

//swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
Collections.swap(list,1,2);
System.out.println(list);

//int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
int frequency = Collections.frequency(list, 765);
System.out.println(list);
System.out.println(frequency);

说明：ArrayList和HashMap都是线程不安全的，如果程序要求线程安全，我们可以将ArrayList、HashMap转换为线程的。

使用synchronizedList(List list） 和 synchronizedMap(Map map）

List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(36);
list.add(765);
list.add(-98);
list.add(0);

/*
	//报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
	List dest = new ArrayList();
	Collections.copy(dest,list);
*/

/*
	List dest = new ArrayList(list.size());//设置的是底层数据的长度
	System.out.println(dest.size());//0，输出的是数组中的元素个数
*/
//正确的：
List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);
System.out.println(dest);

/*
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，
该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决
多线程并发访问集合时的线程安全问题
 */
//返回的list1即为线程安全的List
List list1 = Collections.synchronizedList(list);