Java集合:Map接口及其实现类(HashMap,LinkedHashMap,TreeMap,Hashtable,Properties),Collections工具类
Map接口
package com.jane.java;
import org.junit.Test;
import java.util.*;
/**
* 一、Map的实现类的结构：
* |----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，可以按照添加的顺序实现遍历。
* 原因：在原有的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:保证按照添加的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：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？（暂时不讲）
*
* 二、Map结构的理解：
* Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的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
*
* 三、HashMap的底层实现原理？以jdk7为例说明：
* HashMap map = new HashMap():
* 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):
* 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。
* 如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
* 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：
* 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
* 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：
* 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
* 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。
*
* jdk8 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底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
* 4.1 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）
4.2 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。
*
* 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
*
* 四、LinkedHashMap的底层实现原理（了解）
* 源码中：
* static class Entry extends HashMap.Node {
Entry before, after;//能够记录添加的元素的先后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
*
*
* 五、Map中定义的方法：
添加、删除、修改操作：
Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
void clear()：清空当前map中的所有数据
元素查询的操作：
Object get(Object key)：获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
int size()：返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
元视图操作的方法：
Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
*总结：常用方法：
* 添加：put(Object key,Object value)
* 删除：remove(Object key)
* 修改：put(Object key,Object value)
* 查询：get(Object key)
* 长度：size()
* 遍历：keySet() / values() / entrySet()
*/
public class MapTest
{
/*
元视图操作的方法：
Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合
*/
@Test
public void test5()
{
Map map = new HashMap();
map.put("AA", 123);
map.put(45, 1234);
map.put("BB", 56);
//遍历所有的key集：keySet()
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext())
{
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println();
//遍历所有的value集：values()
Collection values = map.values();
for (Object obj : values)
{
System.out.println(obj);
}
System.out.println();
//遍历所有的key-value
//方式一：entrySet()
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext())
{
Object obj = iterator1.next();
//entrySet集合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
System.out.println();
//方式二：
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while (iterator2.hasNext())
{
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key + "=====" + value);
}
}
/*
元素查询的操作：
Object get(Object key)：获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
int size()：返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
*/
@Test
public void test4()
{
Map map = new HashMap();
map.put("AA", 123);
map.put(45, 123);
map.put("BB", 56);
// Object get(Object key)
System.out.println(map.get(45));
//containsKey(Object key)
boolean isExist = map.containsKey("BB");
System.out.println(isExist);
isExist = map.containsValue(123);
System.out.println(isExist);
map.clear();
System.out.println(map.isEmpty());
}
/*
添加、删除、修改操作：
Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
void clear()：清空当前map中的所有数据
*/
@Test
public void test3()
{
Map map = new HashMap();
//添加
map.put("AA", 123);
map.put(45, 123);
map.put("BB", 56);
//修改
map.put("AA", 87);
System.out.println(map);
Map map1 = new HashMap();
map1.put("CC", 123);
map1.put("DD", 123);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);
//remove(Object key)
Object value = map.remove("CC");
System.out.println(value);
System.out.println(map);
//clear()
map.clear();//与map = null操作不同
System.out.println(map.size());
System.out.println(map);
}
@Test
public void test2()
{
Map map = new HashMap();
map = new LinkedHashMap();
map.put(123, "AA");
map.put(345, "BB");
map.put(12, "CC");
System.out.println(map);
}
@Test
public void test1()
{
Map map = new HashMap();
// map = new Hashtable();
map.put(null, 123);
}
}
TreeMap
package com.jane.java;
import org.junit.Test;
import java.util.*;
public class TreeMapTest
{
//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
//自然排序
@Test
public void test1()
{
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom", 23);
User u2 = new User("Jerry", 32);
User u3 = new User("Jack", 20);
User u4 = new User("Rose", 18);
map.put(u1, 98);
map.put(u2, 89);
map.put(u3, 76);
map.put(u4, 100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext())
{
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
//定制排序
@Test
public void test2()
{
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator()
{
@Override
public int compare(Object o1, Object o2)
{
if (o1 instanceof User && o2 instanceof User)
{
User u1 = (User) o1;
User u2 = (User) o2;
return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
}
});
User u1 = new User("Tom", 23);
User u2 = new User("Jerry", 32);
User u3 = new User("Jack", 20);
User u4 = new User("Rose", 18);
map.put(u1, 98);
map.put(u2, 89);
map.put(u3, 76);
map.put(u4, 100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
while (iterator1.hasNext())
{
Object obj = iterator1.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
}
}
}
Collections
package com.jane.java;
import org.junit.Test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
/**
* Collections:操作Collection、Map的工具类
*
* 面试题：Collection 和 Collections的区别？
*/
public class CollectionsTest
{
/*
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 集合元素按升序排序
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
*/
@Test
public void test2()
{
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
//报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")
// List dest = new ArrayList();
// Collections.copy(dest,list);
//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);
}
@Test
public void test1()
{
List list = new ArrayList();
list.add(123);
list.add(43);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(765);
list.add(-97);
list.add(0);
System.out.println(list);
// Collections.reverse(list);
// Collections.shuffle(list);
// Collections.sort(list);
// Collections.swap(list,1,2);
int frequency = Collections.frequency(list, 123);
System.out.println(list);
System.out.println(frequency);
}
}