【JAVA学习笔记】55 - 集合-Map接口、HashMap类、HashTable类、Properties类、TreeMap类（难点）
项目代码
https://github.com/yinhai1114/Java_Learning_Code/tree/main/IDEA_Chapter14/src/com/yinhai/map_
Map接口
一、Map接口的特点（难点）
难点在于对Node和Entry和EntrySet的关系
注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点 Map java
1) Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value（双列）
2) Map中的key和value 可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
3) Map中的key不允许重复，原因和HashSet 一样，前面分析过源码.
4) Map中的value可以重复
5) Map的key可以为null, value也可以为null ,注意key为null,只能有一一个，value为null ,可以多个.
6)常用String类作为Map的key
7) key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value
8) Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap$Node中的， 又因为Node实现了Entry 接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry(如图) ，Entry只是指向Node，而不是创建了新的列表，同理KeySet和Collection也是。HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)接口
public class MapSource_ {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap();
map.put("no1", "韩顺平");//k-v
map.put("no2", "张无忌");//k-v
map.put(new Car(), new Person());//k-v
System.out.println(map.getClass());
//1. k-v 最后是 HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null)
//2. k-v 为了方便程序员的遍历，还会 创建 EntrySet 集合 ，该集合存放的元素的类型 Entry, 而一个Entry
//即把Node转成Entry然后再放到EntrySet里 (引用),指向而不是创建!
// 对象就有k,v EntrySet> 即： transient Set> entrySet;
//3. 在entrySet中，定义的类型是 Map.Entry ，但是实际上存放的还是 HashMap$Node Node实现了Entry的接口
// 这时因为 static class Node implements Map.Entry
Set set = map.entrySet();
System.out.println(set.getClass());// HashMap$EntrySet
for (Object obj : set) {
//System.out.println(obj.getClass()); //HashMap$Node
//为了从 HashMap$Node 取出k-v
//1. 先做一个向下转型
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue() );
//4. 当把 HashMap$Node 对象 存放到 entrySet 就方便我们的遍历, 因为 Map.Entry 提供了重要方法
// K getKey(); V getValue();
}
//可以把key值封装为KeySet，values封装成Values
Set set1 = map.keySet();
System.out.println(set1.getClass());
Collection values = map.values();
System.out.println(values.getClass());
}
}
class Car {
}
class Person{
} 二、常用方法
public class MapMethod {
public static void main(String[] args) {
//演示map接口常用方法
Map map = new HashMap();
map.put("邓超", new Book("", 100));//OK
map.put("邓超", "孙俪");//替换-> 一会分析源码
map.put("王宝强", "马蓉");//OK
map.put("宋喆", "马蓉");//OK
map.put("刘令博", null);//OK
map.put(null, "刘亦菲");//OK
map.put("鹿晗", "关晓彤");//OK
map.put("hsp", "hsp的老婆");
System.out.println("map=" + map);
// remove:根据键删除映射关系
map.remove(null);
System.out.println("map=" + map);
// get：根据键获取值
Object val = map.get("鹿晗");
System.out.println("val=" + val);
// size:获取元素个数
System.out.println("k-v=" + map.size());
// isEmpty:判断个数是否为0
System.out.println(map.isEmpty());//F
// clear:清除k-v
//map.clear();
System.out.println("map=" + map);
// containsKey:查找键是否存在
System.out.println("结果=" + map.containsKey("hsp"));//T
}
}
class Book {
private String name;
private int num;
public Book(String name, int num) {
this.name = name;
this.num = num;
}
}三、遍历方法
1) containsKey:查找键是否存在
2)keySet:获取所有的键
3)entrySet:获取所有关系
4)values:获取所有的值
public class MapFor {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap();
map.put("邓超", "孙俪");
map.put("王宝强", "马蓉");
map.put("宋喆", "马蓉");
map.put("刘令博", null);
map.put(null, "刘亦菲");
map.put("鹿晗", "关晓彤");
//第一组: 先取出 所有的Key , 通过Key 取出对应的Value
Set keyset = map.keySet();
//(1) 增强for
System.out.println("-----第一种方式-------");
for (Object key : keyset) {
System.out.println(key + "-" + map.get(key));
}
//(2) 迭代器
System.out.println("----第二种方式--------");
Iterator iterator = keyset.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object key = iterator.next();
System.out.println(key + "-" + map.get(key));
}
//第二组: 把所有的values取出
Collection values = map.values();
//这里可以使用所有的Collections使用的遍历方法
//(1) 增强for
System.out.println("---取出所有的value 增强for----");
for (Object value : values) {
System.out.println(value);
}
//(2) 迭代器
System.out.println("---取出所有的value 迭代器----");
Iterator iterator2 = values.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
Object value = iterator2.next();
System.out.println(value);
}
//第三组: 通过EntrySet 来获取 k-v
Set entrySet = map.entrySet();// EntrySet>
//(1) 增强for
System.out.println("----使用EntrySet 的 for增强(第3种)----");
for (Object entry : entrySet) {
//将entry 转成 Map.Entry
Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
}
//(2) 迭代器
System.out.println("----使用EntrySet 的 迭代器(第4种)----");
Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
while (iterator3.hasNext()) {
Object entry = iterator3.next();
//System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)
//向下转型 Map.Entry
Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
}
}
} 四、Map方法练习
public class MapExercise {
public static void main(String[] args) {
Map map = new HashMap();
// System.out.println(map.getClass());
Employee xiaohua = new Employee("xiaohua", 1444, "114514");
Employee xiaowang = new Employee("xiaowang", 20000, "11451419");
Employee xiaoming = new Employee("xiaoming", 190000, "1145141989");
map.put(xiaohua.getId(),xiaohua);
map.put(xiaowang.getId(),xiaowang);
map.put(xiaoming.getId(),xiaoming);
//两种方式遍历取出 通过key值取出KeySet
Set keyset = map.keySet();
for (Object o : keyset) {
Employee employee = (Employee) map.get(o);
if (employee.getSalary() > 18000){
System.out.println(o + " - " + map.get(o));
}
}
//2通过Entry取出
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator = entrySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iterator.next();
Employee employee = (Employee)entry.getValue();
if(employee.getSalary() > 18000){
System.out.println(employee);
}
}
}
}
class Employee {
private String name;
private int salary;
private String id;
public String getId() {
return id;
}
public Employee(String name, int salary, String id) {
this.name = name;
this.salary = salary;
this.id = id;
}
public int getSalary() {
return salary;
}
@Override
public String toString() {
return "\tname=" + name +
"\tsalary=" + salary +
"\tid=" + id +
'\n';
}
}
五、小结
1) Map接口的常用实现类: HashMap、Hashtable和Properties.
2) HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
3) HashMap是以key - val一对的方式来存储数据
4) key不能重复，但是是值可以重复，允许使用null键和nul值。
5)如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val ,等同于修改.(key不会替换，val会替换)
6)与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的.
7) HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的
HashMap类
一、HashMap的底层机制
扩容机制（和HashSet相同，所以讲HashMap本质上是讲HashSet）
1) HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null
2)当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.
3)当添加key-yal时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key是否和准备加入的key相等，如果相等，则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
4)第1次添加，则需要扩容table容量为16,临界值(threshold)为12.
5)以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍,即24,依次类推.
6)在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY THRESHOLD(默认是8)，并且
table的大小>= MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)
二、HashMap的源码以及替换机制
public class HashMapSource1 {
public static void main(String[] args) {
HashMap map = new HashMap();
map.put("java", 10);//ok
map.put("php", 10);//ok
map.put("java", 20);//替换value
System.out.println("map=" + map);//
/*
1. 执行构造器 new HashMap()
初始化加载因子 loadfactor = 0.75
HashMap$Node[] table = null
2. 执行put 调用 hash方法，计算 key的 hash值 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
public V put(K key, V value) {//K = "java" value = 10
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
3. 执行 putVal
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node[] tab; Node p; int n, i;//辅助变量
//如果底层的table 数组为null, 或者 length =0 , 就扩容到16
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//取出hash值对应的table的索引位置的Node, 如果为null, 就直接把加入的k-v
//, 创建成一个 Node ,加入该位置即可
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node e; K k;//辅助变量
// 如果table的索引位置的key的hash相同和新的key的hash值相同，
// 并 满足(table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象 || equals返回真)
// 就认为不能加入新的k-v
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理
e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
//如果找到的结点，后面是链表，就循环比较
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环
if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表，没有和他相同,就加到该链表的最后
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//加入后，判断当前链表的个数，是否已经到8个，到8个，后
//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同,就break,就只是替换value
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value; //替换，key对应value
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;//每增加一个Node ,就size++
if (++size > threshold[12-24-48])//如size > 临界值，就扩容
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
5. 关于树化(转成红黑树)
//如果table 为null ,或者大小还没有到 64，暂时不树化，而是进行扩容.
//否则才会真正的树化 -> 剪枝
final void treeifyBin(Node[] tab, int hash) {
int n, index; Node e;
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
resize();
}
*/
}
}
三、HashMap的扩容机制
public class HashMapSource2 {
public static void main(String[] args) {
HashMap hashMap = new HashMap();
for (int i = 1; i <= 96; i++) {
hashMap.put(i, "hello");
}
hashMap.put(new A(111), "hello");
System.out.println("hashMap=" + hashMap);//12个 k-v
//布置一个任务，自己设计代码去验证，table 的扩容
//0 -> 16(12) -> 32(24) -> 64(64*0.75=48)-> 128 (96) ->
//自己设计程序，验证-》 增强自己阅读源码能力. 看别人代码.
}
}
class A {
private int num;
public A(int num) {
this.num = num;
}
// 所有的A对象的hashCode都是100
@Override
public int hashCode() {
return 100;
}
@Override
public String toString() {
return "\nA{" +
"num=" + num +
'}';
}
}HashTable类
一、HashTable的基本介绍
1)存放的元素是键值对即K-V
2) hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出空指针异常
3) hashTable使用方法基本上和HashMap-样
4) hashTable是线程安全的，hashMap 是线程不安全的
5)简单看下底层结构
public class HashTableExercise {
public static void main(String[] args) {
Hashtable table = new Hashtable();//ok
table.put("john", 100); //ok
//table.put(null, 100); //异常 NullPointerException
//table.put("john", null);//异常 NullPointerException
table.put("lucy", 100);//ok
table.put("lic", 100);//ok
table.put("lic", 88);//替换
table.put("hello1", 1);
table.put("hello2", 1);
table.put("hello3", 1);
table.put("hello4", 1);
table.put("hello5", 1);
table.put("hello6", 1);
System.out.println(table);
//简单说明一下Hashtable的底层
//1. 底层有数组 Hashtable$Entry[] 初始化大小为 11
//2. 临界值 threshold 8 = 11 * 0.75
//3. 扩容: 按照自己的扩容机制来进行即可.
//4. 执行 方法 addEntry(hash, key, value, index); 添加K-V 封装到Entry
//5. 当 if (count >= threshold) 满足时，就进行扩容
//5. 按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1; 的大小扩容.
}
}
Properties类
一、基本介绍
1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了 Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据。
2.他的使用特点和Hashtable类似
3. Properties 还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象，并进行读取和修改
4.说明:工作后xxx.properties文件通常作为配置文件，这个知识点在I0流举例，有兴趣可先看文章
二、常用方法
public class Properties_ {
public static void main(String[] args) {
//1. Properties 继承 Hashtable
//2. 可以通过 k-v 存放数据，当然key 和 value 不能为 null
//增加
Properties properties = new Properties();
//properties.put(null, "abc");//抛出 空指针异常
//properties.put("abc", null); //抛出 空指针异常
properties.put("john", 100);//k-v
properties.put("lucy", 100);
properties.put("lic", 100);
properties.put("lic", 88);//如果有相同的key ， value被替换
System.out.println("properties=" + properties);
//通过k 获取对应值
System.out.println(properties.get("lic"));//88
//删除
properties.remove("lic");
System.out.println("properties=" + properties);
//修改
properties.put("john", "约翰");
System.out.println("properties=" + properties);
}
}
TreeMap类
public class TreeMap_ {
public static void main(String[] args) {
//使用默认的构造器，创建TreeMap, 是无序的(也没有排序)
/*
老韩要求：按照传入的 k(String) 的大小进行排序
*/
//TreeMap treeMap = new TreeMap();
TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
//按照传入的 k(String) 的大小进行排序
//按照K(String) 的长度大小排序
//return ((String) o2).compareTo((String) o1);
return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();
}
});
/*
1. 构造器. 把传入的实现了 Comparator接口的匿名内部类(对象)，传给给TreeMap的comparator
public TreeMap(Comparator comparator) {
this.comparator = comparator;
}
2. 调用put方法
2.1 第一次添加, 把k-v 封装到 Entry对象，放入root
Entry t = root;
if (t == null) {
compare(key, key); // type (and possibly null) check
root = new Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
*/
treeMap.put("jack", "杰克");
treeMap.put("tom", "汤姆");
treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");
treeMap.put("smith", "斯密斯");
treeMap.put("hsp", "韩顺平");//加入不了
/*
2.2 以后添加
Comparator cpr = comparator;
if (cpr != null) {
do { //遍历所有的key , 给当前key找到适当位置
parent = t;
cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compare
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else //如果遍历过程中，发现准备添加Key 和当前已有的Key 相等，就不添加
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
*/
System.out.println("treemap=" + treeMap);
}
}