Java 基础(Map)

一: Map: 双列数据，存储 key-value 对的数据 ---类似于高中的函数: y = f(×)

1. 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
   1.1 LinkedHashMap: 保证在遍历map元素时,可以按照添加的顺序实现遍历。
   原因：在原有的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。

2. TreeNMap: 保证按照添加的 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。底层采用红黑树的存储结构，有序，查询速度比 List 快。

3. 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
   3.1 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 (jdk7及之前)
数组+链表+红黑树 (jdk 8)

二：Map结构的理解

Map中的 Key: 无序的、不可重复的，使用 Set 存储所有的 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 存储所有的 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 存储所有的 entry

三: HashMap的底层实现原理 以jdk7为例说明:

HashMap map = new HashMap():
在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table
....可能已经执行过多次put...
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。

1. 如果此位置上的数据为空，此时的 key1-value1 添加成功。----情况1
2. 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:
   2.1 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
   2.2 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)
   2.2.1 如果 equals() 返回 false: 此时key1-value1添加成功。----情况3
   2.2.2 如果 equals() 返回 true: 使用 value1 替换 value2 。

补充: 关于情况2和情况3:此时 key1-value1 和原来的数据以链表的方式存储。

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。

jdk8 相较于 jdk7 在底层实现方面的不同:

1. new HashMap(): 底层没有创建一个长度为16的数组
2. jdk8底层的数组是: Node[],而非 Entry[]
3. 首次调用put()方法时,底层创建长度16的数组
4. jdk7底层结构只有: 数组+链表。jdk8 中底层结构: 数组+链表+红黑树。
   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有数据改为使用红黑树存储。

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY: HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR: HashMap的默认加载因子: 0.75
threshold: 扩容的临界值，=容量*填充因子: 16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD: Bucket 中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
MIN_TREEIFY_CAPACITY: 桶中的 Node 被树化时最小的 hash 表容量:64

package com.klvchen.java;

import org.junit.Test;

import java.util.*;

public class MapTest {

    @Test
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, "123");
        map.put("BB", 56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }

        System.out.println("--------------------");
        //遍历所有的 value集：values()
        Collection values = map.values();
        for (Object obj : values) {
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("--------------------");
        //遍历所有的 key-value
        //方式一: entrySet()
        //entrySet():
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet 集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + " -------> " + entry.getValue());

        }

        //方式二
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + " ===== " + value);
        }
    }

    @Test
    public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, "123");
        map.put("BB", 56);

        //Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));

        //conainsKey(Oject key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);

        isExist = map.containsKey(123);
        System.out.println(isExist);

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());
    }

    @Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        //添加
        map.put("AA", 123);
        map.put(45, 123);
        map.put("BB", 56);
        //修改
        map.put("AA", 87);

        System.out.println(map);

        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("CC", 123);
        map1.put("DD", 123);
        map.putAll(map1);

        System.out.println(map);

        //remove(Object key)
        Object value = map.remove("CC");
        System.out.println(value);
        System.out.println(map);

        //clear()
        map.clear();//与 map = null 操作不同
        System.out.println(map.size());
        System.out.println(map);
    }

    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();

        map.put(123, "AA");
        map.put(345, "BB");
        map.put(12, "CC");

        System.out.println(map);
    }

    @Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
        //map = new Hashtable();
        map.put(null, 123);

    }
}

TreeMap

package com.klvchen.java;

import org.junit.Test;

import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.TreeMap;

public class TreeMapTest {

    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom", 23);
        User u2 = new User("Jerry", 32);
        User u3 = new User("Jack", 20);
        User u4 = new User("Rose", 18);

        map.put(u1, 98);
        map.put(u2, 89);
        map.put(u3, 76);
        map.put(u4, 100);

        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是 entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + " -----> " + entry.getValue());
        }

    }
}