Chapter10 集合(下)

10.6 Map接口

1. Map框架

  1. Map:双列数据，存储key-value对的数据

    • 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。
    • TreeMap: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

  2. HashMap的底层：

  • 数组+链表 （jdk7及之前）
  • 数组+链表+红黑树 （jdk 8）

2. 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

3. HashMap的底层实现原理

  1. jdk7中

    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(y1,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。

      • 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。

    • 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：扩容为原容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

  2. 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. jdk 8底层的数组是：Node[], 而非Entry[]
    3. 首次调用put()方法时，底层创建长度为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。
      1. 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）
      2. 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，此时此索引位上的所数据改为使用红黑树存储。

  3. API中的一些常量

    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

4. LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

  1. HashMap中的内部类： Node
    static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
   final int hash;
   final K key;
   V value;
   Node<K,V> next;
}
  2. LinkedHashMap中的内部类： Entry
       static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
      Entry<K,V> before, after;
      Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
      }
   }

### 5. `Map`中定义的方法：
1. 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
2. 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
3. 元视图操作的方法：
    * `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
4. 遍历操作
    ```java
     //方式一：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());

     }
     System.out.println();
     //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);

     }

6. TreeMap

  1. 向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
  2. 按照key进行排序：自然排序 、定制排序
  3. 定制排序示例：
    TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
   @Override
   public int compare(Object o1, Object o2) {
       if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
           User u1 = (User)o1;
           User u2 = (User)o2;
           return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
       }
       throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
   }
});

7. Map实现类之Properties

  • Properties 类是 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();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user);

10.7 Collections工具类

1. 常用方法

  1. reverse(List)：反转 List 中元素的顺序

  2. shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序

  3. sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序

  4. sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序

  5. 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

  6. Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素

  7. Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素

  8. Object min(Collection)

  9. Object min(Collection，Comparator)

  10. int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数

  11. void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中

  12. boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值

    copy()使用注意：

    List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
System.out.println(dest.size());//list.size();
Collections.copy(dest,list);

    2. 其他

    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