【JAVA学习笔记】55 - 集合-Map接口、HashMap类、HashTable类、Properties类、TreeMap类（难点）

项目代码

https://github.com/yinhai1114/Java_Learning_Code/tree/main/IDEA_Chapter14/src/com/yinhai/map_

Map接口

一、Map接口的特点（难点）

难点在于对Node和Entry和EntrySet的关系

注意:这里讲的是JDK8的Map接口特点 Map java

1) Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value（双列）

2) Map中的key和value 可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中

3) Map中的key不允许重复，原因和HashSet 一样，前面分析过源码.

4) Map中的value可以重复

5) Map的key可以为null, value也可以为null ,注意key为null,只能有一一个，value为null ,可以多个.

6)常用String类作为Map的key

7) key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value

8) Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap$Node中的， 又因为Node实现了Entry 接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry(如图) ，Entry只是指向Node，而不是创建了新的列表，同理KeySet和Collection也是。HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)接口

public class MapSource_ {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("no1", "韩顺平");//k-vmap.put("no2", "张无忌");//k-vmap.put(new Car(), new Person());//k-vSystem.out.println(map.getClass());//1. k-v 最后是 HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null)//2. k-v 为了方便程序员的遍历，还会 创建 EntrySet 集合 ，该集合存放的元素的类型 Entry, 而一个Entry//即把Node转成Entry然后再放到EntrySet里 (引用),指向而不是创建!//   对象就有k,v EntrySet<Entry<K,V>> 即： transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;//3. 在entrySet中，定义的类型是 Map.Entry ，但是实际上存放的还是 HashMap$Node Node实现了Entry的接口//   这时因为 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>Set set = map.entrySet();System.out.println(set.getClass());// HashMap$EntrySetfor (Object obj : set) {//System.out.println(obj.getClass()); //HashMap$Node//为了从 HashMap$Node 取出k-v//1. 先做一个向下转型Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue() );//4. 当把 HashMap$Node 对象 存放到 entrySet 就方便我们的遍历, 因为 Map.Entry 提供了重要方法//   K getKey(); V getValue();}//可以把key值封装为KeySet，values封装成ValuesSet set1 = map.keySet();System.out.println(set1.getClass());Collection values = map.values();System.out.println(values.getClass());}
}class Car {}class Person{}

二、常用方法

        1）remove:根据键删除映射关系
        2）get：根据键获取值
        3）size:获取元素个数
        4）isEmpty:判断个数是否为0
        5）clear:清除k-v

public class MapMethod {public static void main(String[] args) {//演示map接口常用方法Map map = new HashMap();map.put("邓超", new Book("", 100));//OKmap.put("邓超", "孙俪");//替换-> 一会分析源码map.put("王宝强", "马蓉");//OKmap.put("宋喆", "马蓉");//OKmap.put("刘令博", null);//OKmap.put(null, "刘亦菲");//OKmap.put("鹿晗", "关晓彤");//OKmap.put("hsp", "hsp的老婆");System.out.println("map=" + map);//        remove:根据键删除映射关系map.remove(null);System.out.println("map=" + map);
//        get：根据键获取值Object val = map.get("鹿晗");System.out.println("val=" + val);
//        size:获取元素个数System.out.println("k-v=" + map.size());
//        isEmpty:判断个数是否为0System.out.println(map.isEmpty());//F
//        clear:清除k-v//map.clear();System.out.println("map=" + map);
//        containsKey:查找键是否存在System.out.println("结果=" + map.containsKey("hsp"));//T}
}class Book {private String name;private int num;public Book(String name, int num) {this.name = name;this.num = num;}
}

三、遍历方法

        1) containsKey:查找键是否存在

        2) keySet:获取所有的键

        3) entrySet:获取所有关系

        4) values:获取所有的值

public class MapFor {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();map.put("邓超", "孙俪");map.put("王宝强", "马蓉");map.put("宋喆", "马蓉");map.put("刘令博", null);map.put(null, "刘亦菲");map.put("鹿晗", "关晓彤");//第一组: 先取出 所有的Key , 通过Key 取出对应的ValueSet keyset = map.keySet();//(1) 增强forSystem.out.println("-----第一种方式-------");for (Object key : keyset) {System.out.println(key + "-" + map.get(key));}//(2) 迭代器System.out.println("----第二种方式--------");Iterator iterator = keyset.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object key =  iterator.next();System.out.println(key + "-" + map.get(key));}//第二组: 把所有的values取出Collection values = map.values();//这里可以使用所有的Collections使用的遍历方法//(1) 增强forSystem.out.println("---取出所有的value 增强for----");for (Object value : values) {System.out.println(value);}//(2) 迭代器System.out.println("---取出所有的value 迭代器----");Iterator iterator2 = values.iterator();while (iterator2.hasNext()) {Object value =  iterator2.next();System.out.println(value);}//第三组: 通过EntrySet 来获取 k-vSet entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map.Entry<K,V>>//(1) 增强forSystem.out.println("----使用EntrySet 的 for增强(第3种)----");for (Object entry : entrySet) {//将entry 转成 Map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}//(2) 迭代器System.out.println("----使用EntrySet 的 迭代器(第4种)----");Iterator iterator3 = entrySet.iterator();while (iterator3.hasNext()) {Object entry =  iterator3.next();//System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)//向下转型 Map.EntryMap.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}}
}

四、Map方法练习

         

public class MapExercise {public static void main(String[] args) {Map map = new HashMap();// System.out.println(map.getClass());Employee xiaohua = new Employee("xiaohua", 1444, "114514");Employee xiaowang = new Employee("xiaowang", 20000, "11451419");Employee xiaoming = new Employee("xiaoming", 190000, "1145141989");map.put(xiaohua.getId(),xiaohua);map.put(xiaowang.getId(),xiaowang);map.put(xiaoming.getId(),xiaoming);//两种方式遍历取出 通过key值取出KeySetSet keyset = map.keySet();for (Object o : keyset) {Employee employee = (Employee) map.get(o);if (employee.getSalary() > 18000){System.out.println(o + " - " +  map.get(o));}}//2通过Entry取出Set entrySet = map.entrySet();Iterator iterator = entrySet.iterator();while (iterator.hasNext()) {Map.Entry entry =  (Map.Entry)iterator.next();Employee employee = (Employee)entry.getValue();if(employee.getSalary() > 18000){System.out.println(employee);}}}
}class Employee {private String name;private int salary;private String id;public String getId() {return id;}public Employee(String name, int salary, String id) {this.name = name;this.salary = salary;this.id = id;}public int getSalary() {return salary;}@Overridepublic String toString() {return "\tname=" + name +"\tsalary=" + salary +"\tid=" + id +'\n';}
}

五、小结

1) Map接口的常用实现类: HashMap、Hashtable和Properties.

2) HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。

3) HashMap是以key - val一对的方式来存储数据

4) key不能重复，但是是值可以重复，允许使用null键和nul值。

5)如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val ,等同于修改.(key不会替换，val会替换)

6)与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的.

7) HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的

HashMap类
 

一、HashMap的底层机制

扩容机制（和HashSet相同，所以讲HashMap本质上是讲HashSet，HashSet内的value用一个常量对象替代了）

        1) HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null

        2)当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.

        3)当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key是否和准备加入的key相等，如果相等，则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。

        4)第1次添加，则需要扩容table容量为16,临界值(threshold)为12.

        5)以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍，临界值为原来的2倍,即24,依次类推.

        6)在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY THRESHOLD(默认是8)，并且
table的大小>= MIN TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)

二、HashMap的源码以及替换机制

public class HashMapSource1 {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap();map.put("java", 10);//okmap.put("php", 10);//okmap.put("java", 20);//替换valueSystem.out.println("map=" + map);///*1. 执行构造器 new HashMap()初始化加载因子 loadfactor = 0.75HashMap$Node[] table = null2. 执行put 调用 hash方法，计算 key的 hash值 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)public V put(K key, V value) {//K = "java" value = 10return putVal(hash(key), key, value, false, true);}3. 执行 putValfinal V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量//如果底层的table 数组为null, 或者 length =0 , 就扩容到16if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)n = (tab = resize()).length;//取出hash值对应的table的索引位置的Node, 如果为null, 就直接把加入的k-v//, 创建成一个 Node ,加入该位置即可if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);else {Node<K,V> e; K k;//辅助变量// 如果table的索引位置的key的hash相同和新的key的hash值相同，// 并 满足(table现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象  || equals返回真)// 就认为不能加入新的k-vif (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {//如果找到的结点，后面是链表，就循环比较for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表，没有和他相同,就加到该链表的最后p.next = newNode(hash, key, value, null);//加入后，判断当前链表的个数，是否已经到8个，到8个，后//就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同,就break,就只是替换value((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value; //替换，key对应valueafterNodeAccess(e);return oldValue;}}++modCount;//每增加一个Node ,就size++if (++size > threshold[12-24-48])//如size > 临界值，就扩容resize();afterNodeInsertion(evict);return null;}5. 关于树化(转成红黑树)//如果table 为null ,或者大小还没有到 64，暂时不树化，而是进行扩容.//否则才会真正的树化 -> 剪枝final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)resize();}*/}
}

三、HashMap的扩容机制

public class HashMapSource2 {public static void main(String[] args) {HashMap hashMap = new HashMap();for (int i = 1; i <= 96; i++) {hashMap.put(i, "hello");}hashMap.put(new A(111), "hello");System.out.println("hashMap=" + hashMap);//12个 k-v//布置一个任务，自己设计代码去验证，table 的扩容//0 -> 16(12) -> 32(24) -> 64(64*0.75=48)-> 128 (96) ->//自己设计程序，验证-》 增强自己阅读源码能力. 看别人代码.}
}class A {private int num;public A(int num) {this.num = num;}// 所有的A对象的hashCode都是100@Overridepublic int hashCode() {return 100;}@Overridepublic String toString() {return "\nA{" +"num=" + num +'}';}
}

HashTable类

一、HashTable的基本介绍

1) 存放的元素是键值对即K-V

2) hashtable的键和值都不能为null，否则会抛出空指针异常

3) hashTable使用方法基本上和HashMap-样

4) hashTable是线程安全的，hashMap 是线程不安全的

5)简单看下底层结构

public class HashTableExercise {public static void main(String[] args) {Hashtable table = new Hashtable();//oktable.put("john", 100); //ok//table.put(null, 100); //异常 NullPointerException//table.put("john", null);//异常 NullPointerExceptiontable.put("lucy", 100);//oktable.put("lic", 100);//oktable.put("lic", 88);//替换table.put("hello1", 1);table.put("hello2", 1);table.put("hello3", 1);table.put("hello4", 1);table.put("hello5", 1);table.put("hello6", 1);System.out.println(table);//简单说明一下Hashtable的底层//1. 底层有数组 Hashtable$Entry[] 初始化大小为 11//2. 临界值 threshold 8 = 11 * 0.75//3. 扩容: 按照自己的扩容机制来进行即可.//4. 执行 方法 addEntry(hash, key, value, index); 添加K-V 封装到Entry//5. 当 if (count >= threshold) 满足时，就进行扩容//5. 按照 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1; 的大小扩容.}
}

Properties类

一、基本介绍

1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了 Map接口，也是使用一种键值对的形式来保存数据。

2.他的使用特点和Hashtable类似

3. Properties 还可以用于从xxx.properties文件中，加载数据到Properties类对象，并进行读取和修改

                

4.说明:工作后xxx.properties文件通常作为配置文件，这个知识点在I0流举例，有兴趣可先看文章
 

二、常用方法

public class Properties_ {public static void main(String[] args) {//1. Properties 继承  Hashtable//2. 可以通过 k-v 存放数据，当然key 和 value 不能为 null//增加Properties properties = new Properties();//properties.put(null, "abc");//抛出 空指针异常//properties.put("abc", null); //抛出 空指针异常properties.put("john", 100);//k-vproperties.put("lucy", 100);properties.put("lic", 100);properties.put("lic", 88);//如果有相同的key ， value被替换System.out.println("properties=" + properties);//通过k 获取对应值System.out.println(properties.get("lic"));//88//删除properties.remove("lic");System.out.println("properties=" + properties);//修改properties.put("john", "约翰");System.out.println("properties=" + properties);}
}

TreeMap类

使用Entry内部类对象存放我们的key和val，加入了比较器，如果没有比较器就默认调用运行类型的compareTo，比如自己写的一个Dog类，在传入的时候没有加匿名内部类比较器就会去找Dog类里有没有compareTo方法，没有就抛出一个异常TreeSet同TreeMap

                

public class TreeMap_ {public static void main(String[] args) {//使用默认的构造器，创建TreeMap, 是无序的(也没有排序)/*老韩要求：按照传入的 k(String) 的大小进行排序*///TreeMap treeMap = new TreeMap();TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {@Overridepublic int compare(Object o1, Object o2) {//按照传入的 k(String) 的大小进行排序//按照K(String) 的长度大小排序//return ((String) o2).compareTo((String) o1);return ((String) o2).length() - ((String) o1).length();}});/*1. 构造器. 把传入的实现了 Comparator接口的匿名内部类(对象)，传给给TreeMap的comparatorpublic TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;}2. 调用put方法2.1 第一次添加, 把k-v 封装到 Entry对象，放入rootEntry<K,V> t = root;if (t == null) {compare(key, key); // type (and possibly null) checkroot = new Entry<>(key, value, null);size = 1;modCount++;return null;}*/treeMap.put("jack", "杰克");treeMap.put("tom", "汤姆");treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");treeMap.put("smith", "斯密斯");treeMap.put("hsp", "韩顺平");//加入不了/*2.2 以后添加Comparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) {do { //遍历所有的key , 给当前key找到适当位置parent = t;cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compareif (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;else  //如果遍历过程中，发现准备添加Key 和当前已有的Key 相等，就不添加return t.setValue(value);} while (t != null);}*/System.out.println("treemap=" + treeMap);}
}