【Java基础-44.7】Java 中的 Map 集合接口：实现类、继承关系及常用方法详解

在 Java 中，Map 是一种非常重要的集合接口，用于存储键值对（Key-Value Pair）。它提供了高效的键值查找和操作能力，广泛应用于各种场景中。本文将深入探讨 Map 接口的实现类、继承关系以及常用方法，帮助读者更好地理解和使用 Map。

---

1. Map 接口概述

Map 是 Java 集合框架中的一员，位于 java.util 包中。它表示一组键值对的集合，其中每个键（Key）都是唯一的，而值（Value）可以重复。Map 接口的主要特点包括：

• 键唯一性：每个键只能映射到一个值。
• 无序性：Map 中的键值对没有固定的顺序（某些实现类如 LinkedHashMap 除外）。
• 高效查找：通过键可以快速查找对应的值。

---

2. Map 接口的继承关系

Map 接口的继承关系如下：

«interface»

Map

+put(K key, V value)

+get(Object key)

+remove(Object key)

+keySet()

+values()

+entrySet()

«abstract»

AbstractMap

HashMap

TreeMap

LinkedHashMap

WeakHashMap

«interface»

SortedMap

«interface»

ConcurrentMap

ConcurrentHashMap

说明：

1. Map 是顶级接口，定义了键值对的基本操作。
2. AbstractMap 是一个抽象类，提供了 Map 接口的部分实现。
3. HashMap、TreeMap、LinkedHashMap 和 WeakHashMap 是 AbstractMap 的具体实现类。
4. SortedMap 是一个接口，扩展了 Map，要求键值对按照键的顺序排序，**TreeMap **是其实现类。
5. ConcurrentMap 是一个接口，扩展了 Map，提供了线程安全的操作，ConcurrentHashMap 是其实现类。

2.1 主要实现类

以下是 Map 接口的常见实现类及其特点：

实现类	数据结构	顺序性	线程安全	允许null键/值
HashMap	哈希表	无序	否	允许
LinkedHashMap	哈希表+双向链表	插入/访问顺序	否	允许
TreeMap	红黑树	自然/自定义排序	否	键不允许null
Hashtable	哈希表	无序	是	不允许
ConcurrentHashMap	分段哈希表	无序	是	不允许

---

2.1.1 实现类使用场景

• HashMap：默认选择，快速查找，不关心顺序。
• LinkedHashMap：需要保留插入顺序或访问顺序（LRU缓存）。
• TreeMap：需要按键的自然顺序或自定义排序。
• ConcurrentHashMap：高并发环境下的线程安全需求。
• Hashtable：遗留代码兼容，不推荐新项目使用。

3. Map 接口的常用方法

Map 接口定义了许多常用的方法，以下是其中一些核心方法：

3.1 添加和更新键值对

• V put(K key, V value)：
  将指定的键值对添加到 Map 中。如果键已存在，则更新对应的值。

  Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
  map.put("apple", 10);
  map.put("banana", 20);
  map.put("apple", 30); // 更新 "apple" 的值为 30
  

• void putAll(Map m)：
  将另一个 Map 中的所有键值对添加到当前 Map 中。

  Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
  map1.put("apple", 10);
  map1.put("banana", 20);
  
  Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
  map2.putAll(map1); // 将 map1 的所有键值对添加到 map2
  

3.2 获取值

• V get(Object key)：
  根据键获取对应的值。如果键不存在，则返回 null。

  Integer value = map.get("apple"); // 返回 30
  

• V getOrDefault(Object key, V defaultValue)：
  根据键获取对应的值。如果键不存在，则返回指定的默认值。

  Integer value = map.getOrDefault("orange", 0); // 返回 0
  

3.3 删除键值对

• V remove(Object key)：
  根据键删除对应的键值对，并返回被删除的值。

  Integer value = map.remove("apple"); // 删除 "apple" 并返回 30
  

• boolean remove(Object key, Object value)：
  仅当键和值都匹配时，才删除对应的键值对。

  boolean isRemoved = map.remove("banana", 20); // 删除成功，返回 true
  

3.4 判断键或值是否存在

• boolean containsKey(Object key)：
  判断 Map 中是否包含指定的键。

  boolean hasKey = map.containsKey("apple"); // 返回 false
  

• boolean containsValue(Object value)：
  判断 Map 中是否包含指定的值。

  boolean hasValue = map.containsValue(30); // 返回 false
  

3.5 获取键值对集合

• Set keySet()：
  返回 Map 中所有键的集合。

  Set<String> keys = map.keySet(); // 返回 ["banana"]
  

• Collection values()：
  返回 Map 中所有值的集合。

  Collection<Integer> values = map.values(); // 返回 [20]
  

• Set> entrySet()：
  返回 Map 中所有键值对的集合。

  Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = map.entrySet();
  for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {
      System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
  }
  

3.6 其他方法

• int size()：
  返回 Map 中键值对的数量。

  int size = map.size(); // 返回 1
  

• boolean isEmpty()：
  判断 Map 是否为空。

  boolean isEmpty = map.isEmpty(); // 返回 false
  

• void clear()：
  清空 Map 中的所有键值对。

  map.clear(); // 清空 Map
  

---

4. 总结

Map 是 Java 集合框架中非常重要的接口，提供了高效的键值对存储和操作能力。通过 HashMap、TreeMap、LinkedHashMap 等实现类，开发者可以根据具体需求选择合适的 Map 实现。本文详细介绍了 Map 的继承关系、常用方法以及使用示例，希望能够帮助读者更好地理解和使用 Map。