Map接口及其实现类
Map接口
Map提供了一种映射关系,其中的元素是以键值对(key-value)的形式存储的,能够实现根据key快速查找value;
Map中的键值对以Entry类型的对象实例形式存在;
建(key值)不可重复,value值可以重复,一个value值可以和很多key值形成对应关系,每个建最多只能映射到一个值。
Map支持泛型,形式如:Map<K,V>
Map中使用put(K key,V value)方法添加
Map接口中定义的常用方法
具体使用在实现类中讨论
int size();//获取Map集合大小(即元素数量)
boolean isEmpty();//判断是否为空
boolean containsKey(Object key);//判断是否包含某个键
boolean containsValue(Object value);//判断是否包含某个值
V get(Object key);//获取某个键对应的值
V put(K key, V value);//添加键值对(K,V)
V remove(Object key);//移除某个键对应的键值对
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);//添加另一个Map集合
void clear();//清空所有键值对
Set<K> keySet();//获取键的集合
Collection<V> values();//获取值的集合
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();//获取键值对实体的集合
interface Entry<K,V>//Map中的内部接口
HashMap
基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用 null 值和 null 键。(除了非同步和允许使用 null 之外,HashMap 类与 Hashtable 大致相同。)除实现了Map接口外还实现了Cloneable,Serializable,继承了AbstractMap抽象类
此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。
特点:
键无序,唯一,类似于Set集合
值有序,可重复,类似于List
底层数据结构是哈希表,保证键唯一
允许键为null,值为null
HashMap底层:数组和链表(jdk7)数组,链表和红黑树(jdk8)
LinkedHashMap
Map 接口的哈希表和链表实现,具有可预知的迭代顺序
特点:
键有序,唯一,
值有序,可重复,类似于List
底层数据结构是哈希表和链表,哈希表保证键唯一,链表保证键有序
在原有的HashMap底层结构的基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个元素,保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历,对于频繁的遍历操作,它的执行效率高于HashMap.
TreeMap
基于红黑树(Red-Black tree)的 NavigableMap 实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序,或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序,具体取决于使用的构造方法。
向TreeMap中添加key-value对,要求key必须是由同一个类创建的对象,因为是按照key进行排序的。
特点:
键可排序,唯一,
值有序,可重复,类似于List
底层数据结构是自平衡的二叉树,可排序
排序方式类似于TreeSet,分为自然排序和比较器排序,具体取决于使用的构造方法
Hashtable
Hashtable同样是基于哈希表实现的,同样每个元素是一个key-value对,其内部也是通过单链表解决冲突问题,容量不足(超过了阀值)时,同样会自动增长。
Hashtable也是JDK1.0引入的类,是线程安全的,能用于多线程环境中。
Hashtable同样实现了Serializable接口,它支持序列化,实现了Cloneable接口,能被克隆。
HashTable和HashMap区别
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Hashtable继承自Dictionary类,而HashMap继承自AbstractMap类。但二者都实现了Map接口。
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Hashtable 是线程安全的,而HashMap不是
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HashMap把Hashtable的contains方法去掉了,改成containsValue和containsKey,因为contains方法容易让人引起误解。 Hashtable则保留了contains,containsValue和containsKey三个方法,其中contains和containsValue功能相同。
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Hashtable中,key和value都不允许出现null值,HashMap允许键为null,值为null。
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两个遍历方式的内部实现上不同 :Hashtable、HashMap都使用了 Iterator。而由于历史原因,Hashtable还使用了Enumeration的方式 。
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hash值不同
哈希值的使用不同,HashTable直接使用对象的hashCode。而HashMap重新计算hash值。hashCode是jdk根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值。
Hashtable计算hash值,直接用key的hashCode(),而HashMap重新计算了key的hash值,Hashtable在求hash值对应的位置索引时,用取模运算,而HashMap在求位置索引时,则用与运算,且这里一般先用hash&0x7FFFFFFF后,再对length取模,&0x7FFFFFFF的目的是为了将负的hash值转化为正值,因为hash值有可能为负数,而&0x7FFFFFFF后,只有符号外改变,而后面的位都不变。
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内部实现使用的数组初始化和扩容方式不同
HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11,而HashMap为16,Hashtable不要求底层数组的容量一定要为2的整数次幂,而HashMap则要求一定为2的整数次幂。
Hashtable扩容时,将容量变为原来的2倍加1,而HashMap扩容时,将容量变为原来的2倍。
Hashtable和HashMap它们两个内部实现方式的数组的初始大小和扩容的方式。HashTable中hash数组默认大小是11,增加的方式是 old*2+1。
ConcurrentHashMap
底层采用分段的数组+链表实现,线程安全
通过把整个Map分为N个Segment,可以提供相同的线程安全,但是效率提升N倍,默认提升16倍。(读操作不加锁,由于HashEntry的value变量是 volatile的,也能保证读取到最新的值。)
Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占,ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行,其关键在于使用了锁分离技术
有些方法需要跨段,比如size()和containsValue(),它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段,这需要按顺序锁定所有段,操作完毕后,又按顺序释放所有段的锁
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