Java数据集合类(Map接口使用)
一、Map概述
- Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value
- Map中的key和value都可以是任何引用类型的数据
- Map中的key用set来存放,不允许重复,即同一个Map对象所对应的类,须重写 hashCode()和 equals()方法
- 常用 String类作为Map的“键”
- key和value之间存在单向一对一关系,即通过指定的key总能找到唯一的、确定的value
- Map接口的常用实现类:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中,HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
|----Map:双列数据,存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数:y = f(x)
|----HashMap:作为Map的主要实现类;线程不安全的,效率高;存储null的key和value
|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时,可以照添加的顺序实现遍历。
原因:在原的HashMap底层结构基础上,添加了一对指针,指向前一个和后一个元素。
对于频繁的遍历操作,此类执行效率高于HashMap。
|----TreeMap:保证照添加的key-value对进行排序,实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
底层使用红黑树
|----Hashtable:作为古老的实现类;线程安全的,效率低;不能存储null的key和value
|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型
HashMap的底层: 数组+链表 (JDK 7.0及之前)
数组+链表+红黑树 (JDK 8.0以后)
存储的理解:
- Map中的key:无序的、不可重复的,使用Set存储所的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() (以HashMap为例)
- Map中的value:无序的、可重复的,使用Collection存储所的value --->value所在的类要重写equals()
- 一个键值对:key-value构成了一个Entry对象。
- Map中的entry:无序的、不可重复的,使用Set存储所的entry
二、Map常用方法
添加、删除、修改操作:
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对,并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据
元素查询的操作
Object get(Object key):获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
遍历:
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("AA", 123);
map.put("ZZ", 251);
map.put("CC", 110);
map.put("RR", 124);
map.put("FF", 662);
for (Object key : map.keySet()) {
System.out.print(key+" ");
}
for (Object value : map.values()) {
System.out.print(value+" ");
}
for (Map.Entry<String,Integer> m: map.entrySet()) {
System.out.println(m.getKey()+" - "+m.getValue());
}
三、HashMap
-
HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。
-
允许使用null键和null值,与 HashSet一样,不保证映射的顺序。
-
所有的key构成的集合是set:无序的、不可重复的。所以,key所在的类要重写equals()和 hashCode()
-
所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以,value所在的类要重写:equals()
-
一个key-value构成一个entry
-
所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
-
HashMap判断两个key相等的标准是:两个key通过equals()方法返回true,hashCode值也相等。
-
HashMap判断两个value相等的标准是:两个value通过equals()方法返回true.
1、HashMap底层的实现原理(JDK7)
HashMap map = new HashMap():
map.put(key1,value1):
-
首先,调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值,此哈希值经过某种算法计算以后,得到在Entry数组中的存放位置。
-
如果此位置上的数据为空,此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
-
如果此位置上的数据不为空,(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值:
-
如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同,此时key1-value1添加成功。----情况2
-
如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同,继续比较:调用key1所在类的equals(key2)方法,比较:
-
如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
-
如果equals()返回true:使用value1替换value2。(put有修改的功能)
-
-
(情况2和3都是用链表存储)
在不断的添加过程中,会涉及到扩容问题,当超出临界值(且要存放的位置非空)时,扩容。默认的扩容方式:扩容为原来容量的2倍,并将原有的数据复制过来。
2、JDK 8.0与JDK 7.0中HashMap底层的变化
-
new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
-
JDK 8.0底层的数组是:Node[],而非Entry[]
-
首次调用put()方法时,底层创建长度为16的数组
-
JDK 7.0底层结构只有:数组+链表。JDK 8.0中底层结构:数组+链表+红黑树。
- 形成链表时,七上八下(jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8:旧的元素指向新的元素)
- 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时,此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
3、LinkedHashMap
- LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同,因为LinkedHashMap继承于HashMap.
- 区别就在于:LinkedHashMap内部提供了Entry(添加before和after),替换HashMap中的Node.
- 与LinkedhashSet类似,LinkedHashMap可以维护Map的迭代顺序:迭代顺序与Key-value对的插入顺序一致
四、TreeMap
-
TreeMap存储Key-Value时,需要根据key-value对进行排序。TreeMap可以保证所有的 Key-Value对处于有序状态。
-
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
-
TreeMap的Key的排序:
- 自然排序: TreeMap的所有的Key必须实现Comparable接口,而且所有的Key应该是同一个类的对象.
- 定制排序:创建 TreeMap时,传入一个 Comparator对象,该对象负责对TreeMap中的所有key进行排序。此时不需要Map的Key实现Comparable接口
-
TreeMap判断两个key相等的标准:两个key通过 compareTo()方法或者compare()方法返回0.
五、Hashtable
-
Hashtable是个古老的Map实现类,JDK1.0就提供了。不同于 HashMap,Hashtable是线程安全的.
-
Hashtable实现原理和HashMap相同,功能相同。底层都使用哈希表结构,查询速度快,很多情况下可以互用
-
与HashMap.不同,Hashtable不允许使用null作为key和value.
-
与HashMap一样,Hashtable也不能保证其中Key-value对的顺序.
-
Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准,与HashMap-致.
Properties是Hashtable的子类
-
该对象用于处理属性文件
-
由于属性文件里的key、value都是字符串类型,所以Properties里的key和value都是字符串类型
-
存取数据时,建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
六、Collections工具类
- Collections是一个操作Set、Lit和Map等集合的工具类(区别于Collection,是一个接口)
- Collections中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、査询和修改等操作,还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
常用方法:
- reverse(List):反转 List 中元素的顺序
- shuffle(List):对 List 集合元素进行随机排序
- sort(List):根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素升序排序
- sort(List,Comparator):根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
- swap(List,int, int):将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换
- Object max(Collection):根据元素的自然顺序,返回给定集合中的最大元素
- Object max(Collection,Comparator):根据 Comparator 指定的顺序,返回给定集合中的最大元素
- Object min(Collection)
- Object min(Collection,Comparator)
- int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数
- void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
- boolean replaceAll(List list,Object oldVal,Object newVal):使用新值替换 List 对象的所旧值
-
binarySearch(Collection,Object)方法的使用(含义:查找指定集合中的元素,返回所查找元素的索引)
同步方法:
Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法,该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合,从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题
List List list1 = Collections.synchronizedList(list); //返回的list1即为线程安全的
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