32、【JavaSE】【Java 核心类库（上）】集合类-Map

1、概述

Map 是 Java 集合体系中的另一个体系，之前的是 Collection。当然并不是说这个两个体系之间没有了交集，这样只是说学习起来比较让人容易接受。
Map 体系的最顶层是java.util.Map这个接口，这与前面的java.util.Collection接口是一样的思路。

Map 接口与实现类

Map 与前面的 Collection 不同，存入其中的元素是成对的，这个每一对元素用一个专业的术语就是“键值对”，每一对元素，其中一个是“键”（key），另一个是“值”（value），“键”与“值”是一一对应的。Map 就是用来存放多个“键值对”的这样一个集合。形象的说法是，将一个 Map 比喻成一本书，所有的“键”构成了这本书的目录，目录会告诉读者对应的内容在什么地方，也就是通过“键”就能找到“值”。
在 Map 中，最基本的规则是，“键”不允许重复、“键”与“值”必须保证是一对一的关系。
java.util.Map同样是支持使用泛型的，而通过上面的解读，可以大概清楚其泛型是怎么指定的，Map<K, V>，键与值的泛型都要分别指定。
java.util.Map的主要的实现类有：java.util.HashMap、java.util.LinkedHashMap、java.util.TreeMap、java.util.Hashtable、java.util.Properties等。
java.util.HashMap底层所采用的数据结构是哈希表。之前的java.util.HashSet从本质上说是一个 HashMap 。

public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    ······

    private transient HashMap<E,Object> map;

    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

    ······

}

java.util.TreeMap底层所采用的数据结构是红黑树。之前的java.util.TreeSet从本质上来说是一个 TreeMap 。和java.util.TreeSet一样，放入其中的元素也是必须具有可比性的。

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

   ······

   public TreeSet() {
        this(new TreeMap<>());
    }

   ······
}

java.util.LinkedHashMap类与java.util.HashMap类的不同之处在于内部维护了一个双向链表，通过链表中记录了元素的迭代顺序，也就是元素插入集合中的先后顺序，因此便于迭代。
java.util.Hashtable类是一个老的java.util.Map实现类，与java.util.HashMap类相比属于线程安全的类，且不允许null作为 key 或者 value 的数值。
java.util.Properties类是java.util.Hashtable类的子类，该对象用于处理属性文件，属性文件中的 key 和 value 都是java.util.String类型的。注意，java.util.Properties类是不需要指定泛型的！

Properties properties = new Properties();

Map 与 Set 之间有比较密切的关系，Set 的底层是在通过 Map 实现的。Set 中的元素实际上是作为 Map 中的 key 。

Set 集合与 Map 集合

2、Map 接口中的常用方法

Map 接口中常用方法

添加与修改

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        // 对于 Map 中不存在的“键”，使用 put 方法可以添加
        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        System.out.println(map); // {1=张三, 2=李四}

        // 对于 Map 中存在的“键”，使用 put 方法是修改
        map.put(1, "王五");
        System.out.println(map); // {1=王五, 2=李四}
    }

}

查找

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        map.put(3, "王五");

        boolean b1 = map.containsKey(1);
        System.out.println(b1); // true

        boolean b2 = map.containsValue("张思");
        System.out.println(b2); // false

        Object obj1 = map.get(5);
        System.out.println(obj1); // null

        Object obj2 = map.get(3);
        System.out.println(obj2); // 王五
    }

}

删除

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        map.put(3, "王五");
        System.out.println(map); // {1=张三, 2=李四, 3=王五}

        String s1 = map.remove(5);
        System.out.println(s1); // null

        String s2 = map.remove(1);
        System.out.println(s2); // 张三
        System.out.println(map); // {2=李四, 3=王五}
    }

}

Map 的遍历

java.util.Map接口并没有继承java.util.Iterator这个接口，所以，不能使用 for-each 来遍历 Map！

1、使用keySet方法，获取包含有全部“键”的 Set，然后通过get方法进而实现对 Map 的遍历。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        map.put(3, "王五");
        System.out.println(map);

        Set<Integer> set = map.keySet();
        for (Integer key : set) {
            System.out.println(key + "=" + map.get(key));
        }
    }

}

{1=张三, 2=李四, 3=王五}
1=张三
2=李四
3=王五

2、使用values方法，获取 Map 中全部的“值”。但是，这种方法对于想获取“值”对应的“键”而言并不友好。

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        map.put(3, "王五");
        System.out.println(map);

        Collection<String> collection = map.values();
        for (String value : collection) {
            System.out.println(value);
        }
    }

}

{1=张三, 2=李四, 3=王五}
张三
李四
王五

3、使用entrySet方法，这个方法可以将 Map 中所有的键值对就是以成对的形式放入 Set 中。这个方法的返回值是Set<Map.Entry<K, V>>，这个Map.Entry<K, V>是java.util.Map中的一个内部接口。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MapTest {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> map = new HashMap<>();

        map.put(1, "张三");
        map.put(2, "李四");
        map.put(3, "王五");
        System.out.println(map);

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

}

{1=张三, 2=李四, 3=王五}
1=张三
2=李四
3=王五

3、HashMap 放入元素的大概过程

之前提到过java.util.HashSet的本质上是java.util.HashMap，所以，对于向java.util.HashMap中放入元素的过程是和java.util.HashSet是相似的，只不过，在这个过程中一系列的计算是基于元素中那个作为“键”的对象。

HashMap 放入元素大致过程

对于哈希表这个数据结构而言，一般情况是“数组+链表”这样的一种形式，但是在 Java 的 HashMap 中，为了提高查询效率，在一定条件下，“数组+链表”的形式会变为“数组+红黑树”的形式。