Java集合利器 Map & Set

一、概念

Map和Set是一种专门用来进行搜索的数据结构，其搜索的效率与其具体的实例化子类有关。它们分别定义了两种不同的数据结构和特点：

1. Map（映射） ：Map是一种键值对（key-value）的集合，每个键值对都是一个元素。
2. Set（集合）：Set是一种不允许重复元素（key）的集合。

通过查看Java集合框架图，可以看到，Set 接口有两个实现类：TreeSet 类和 HashSet 类；Map 接口有两个实现类：TreeMap 和 HashMap。

二、Map

Map是一个接口类，没有继承自Collection，该接口类中存储的是结构的键值对，并且K一定是唯一的，不能重复。

Map常用方法

方法	描述
V get(Object key)	返回键对应的值
V getOrDefault(Object key, V defaultValue)	返回键对应的值，如果键不存在则返回默认值
V put(K key, V value)	设置键对应的值
V remove(Object key)	删除键及其对应的映射关系
int size()	返回Map中键值对的数量
Set keySet()	返回所有键的不重复集合
Collection values()	返回所有值的可重复集合
Set> entrySet()	返回所有键-值映射关系的集合
boolean containsKey(Object key)	判断是否包含指定键
boolean containsValue(Object value)	判断是否包含指定值

在上面的Map方法中，ebtrySet()方法返回值中出现了一个特殊的类型 Map.Entry，它是Map内部实现的用来存放键值对映射关系的内部接口，该内部接口中主要提供了key、 value 的获取，以及value的设置等方法：

方法	描述
K getKey()	返回 entry 中的键
V getValue()	返回 entry 中的值
V setValue(V value)	将键值对中的值替换为指定的值

注意：

1. Map是一个接口，不能直接实例化对象，如果要实例化对象只能实例化其实现类TreeMap或者HashMap，还有一个LinkedHashMap，LinkedHashMap是在HashMap的基础上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
2. Map中存放键值对的Key是唯一的，value是可以重复的
3. 在TreeMap中插入键值对时，key不能为空，否则就会抛NullPointerException异常，value可以为空。但
   是HashMap的key和value都可以为空。
4. Map中的Key可以全部分离出来，存储到Set中来进行访问(因为Key不能重复)。
5. Map中的value可以全部分离出来，存储在Collection的任何一个子集合中(value可能有重复)。
6. Map中键值对的Key不能直接修改，value可以修改，如果要修改key，只能先将该key删除掉，然后再来进行
   重新插入。

TreeMap和HashMap的区别

属性	TreeMap	HashMap
底层数据结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	O(log N)	O(1)
是否有序	关于Key有序	无序
线程安全性	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	需要进行元素比较	通过哈希函数计算哈希地址
比较与覆写	key必须能够比较，否则会抛出 ClassCastException 异常	自定义类型需要覆写 equals 和 hashCode 方法
应用场景	需要Key有序场景下	Key是否有序不关心，需要更高的时间性能

三、Set

在Java集合类中，Set与Map主要的不同有两点：Set是继承自Collection的接口类，Set中只存储了Key。

Set常用方法

方法	描述
boolean add(E e)	添加元素，但重复元素不会被添加成功
void clear()	清空集合
boolean contains(Object o)	判断 o 是否在集合中
Iterator iterator()	返回迭代器
boolean remove(Object o)	删除集合中的 o
int size()	返回 set 中元素的个数
boolean isEmpty()	检测 set 是否为空，空返回 true，否则返回 false
Object[] toArray()	将 set 中的元素转换为数组返回
boolean containsAll(Collection c)	集合 c 中的元素是否在 set 中全部存在，是返回 true，否则返回 false
boolean addAll(Collection c)	将集合 c 中的元素添加到 set 中，可以达到去重的效果

注意：

1. Set是继承自Collection的一个接口类
2. Set中只存储了key，并且要求key一定要唯一
3. TreeSet的底层是使用Map来实现的，其使用key与Object的一个默认对象作为键值对插入到Map中的
4. Set最大的功能就是对集合中的元素进行去重
5. 实现Set接口的常用类有TreeSet和HashSet，还有一个LinkedHashSet，LinkedHashSet是在HashSet的基础
   上维护了一个双向链表来记录元素的插入次序。
6. Set中的Key不能修改，如果要修改，先将原来的删除掉，然后再重新插入
7. TreeSet中不能插入null的key，HashSet可以。

TreeSet和HashSet的区别

Set底层结构	TreeSet	HashSet
底层结构	红黑树	哈希桶
插入/删除/查找时间复杂度	O(log N)	O(1)
是否有序	关于Key有序	不一定有序
线程安全性	不安全	不安全
插入/删除/查找区别	按照红黑树的特性来进行插入和删除	先计算key哈希地址，然后进行插入和删除
比较与覆写	key必须能够比较，否则会抛出ClassCastException异常；	自定义类型需要覆写equals和hashCode方法
应用场景	需要Key有序场景下	Key是否有序不关心，需要更高的时间性能

下期预告

上述提到了HashMap 和 HashSet，它们底层都使用到了哈希表结构，关于 哈希表，我们下一章节介绍！