Java集合详解之Map

一.首先看看集合框架体系图

从图中可以看到，Map接口扩展了Iterator接口，关于Iterator接口详解请移步：Iterator接口详解

二.Map是什么？

Map<k,v>使用键值对存储，map会维护与键k相关联的值v。两个key可以关联相同的对象，但key不能重复，常见的key是String类型，但也可以是任何对象。通过键就可以找到对应的值，这种数据结构就是Map(映射)

Map接口中定义的方法：

void clear()
//删除所有的映射
default V compute(K key, BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction)
//尝试计算指定键的映射及其当前映射的值（如果没有当前映射， null ）。
default V computeIfAbsent(K key, Function<? super K,? extends V> mappingFunction)
/*如果指定的键尚未与值相关联（或映射到 null ），则尝试使用给定的映射函数计算其值，并将其输入到此/映射中，除非 null 。 */
default V computeIfPresent(K key, BiFunction<? super K,? super V,? extends V> remappingFunction)
//如果指定的密钥的值存在且非空，则尝试计算给定密钥及其当前映射值的新映射。
boolean containsKey(Object key)
//如果此映射包含指定键的映射，则返回 true 。
boolean containsValue(Object value)
//如果此map将一个或多个键映射到指定的值，则返回 true 。
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()
//返回此map中包含的映射的Set视图。
boolean equals(Object o)
//将指定的对象与此映射进行比较以获得相等性。
default void forEach(BiConsumer<? super K,? super V> action)
//对此映射中的每个条目执行给定的操作，直到所有条目都被处理或操作引发异常。
V get(Object key)
//返回到指定键所映射的值，或 null
default V getOrDefault(Object key, V defaultValue)
//返回到指定键所映射的值，或 defaultValue
int hashCode()
//返回此map的哈希码值。
boolean isEmpty()
//如果此map不包含键值映射，则返回 true 。
Set<K> keySet()
//返回此map中包含的键的Set视图。
default V merge(K key, V value, BiFunction<? super V,? super V,? extends V> remappingFunction)
//如果指定的键尚未与值相关联或与null相关联，则将其与给定的非空值相关联。
V put(K key, V value)
//将指定的值与该映射中的指定键相关联（可选操作）。
void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)
//将指定map的所有映射复制到此映射（可选操作）。
default V putIfAbsent(K key, V value)
/*如果指定的键尚未与某个值相关联（或映射到 null ）将其与给定值相关联并返回null，否则返回当前值。  */
V remove(Object key)
//如果存在（从可选的操作），从该map中删除一个键的映射。
default boolean remove(Object key, Object value)
//仅当指定的密钥当前映射到指定的值时删除该条目。
default V replace(K key, V value)
//只有当目标映射到某个值时，才能替换指定键的条目。
default boolean replace(K key, V oldValue, V newValue)
//仅当当前映射到指定的值时，才能替换指定键的条目。
default void replaceAll(BiFunction<? super K,? super V,? extends V> function)
//将每个条目的值替换为对该条目调用给定函数的结果，直到所有条目都被处理或该函数抛出异常。
int size()
//返回此map中键值映射的数量。
Collection<V> values()
//返回此map中包含的值的Collection视图。

三.具体实现类

1.HashMap

JDK1.8 之前 HashMap 底层是 数组和链表 结合在一起使用也就是 链表散列。（关于散列表的知识请移步：集合详解之Set--散列表）HashMap 通过 key 的 hashCode 经过扰动函数（所谓扰动函数指的就是 HashMap 的 hash 方法。使用 hash 方法也就是扰动函数是为了防止一些实现比较差的 hashCode() 方法换句话说使用扰动函数之后可以减少碰撞。）处理过后得到 hash 值，然后通过 (n - 1) & hash 判断当前元素存放的位置（这里的 n 指的是数组的长度），如果当前位置存在元素的话，就判断该元素与要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的话，直接覆盖，不相同就通过拉链法解决冲突。数据结构如下图：

JDK1.8 以后的 HashMap 在解决哈希冲突时有了较大的变化，当链表长度大于阈值（默认为8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。数据结构图如下：

HashMap最多只允许一条记录的键为null，允许多条记录的值为null。HashMap非线程安全，即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap，可能会导致数据的不一致。如果需要满足线程安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

2.HashTable

HashTable和HashMap的实现原理几乎一样，差别无非是1.HashTable不允许key和value为null；2.HashTable是线程安全的。但是HashTable线程安全的策略实现代价却太大了，简单粗暴，get/put所有相关操作都是synchronized的，这相当于给整个哈希表加了一把大锁，多线程访问时候，只要有一个线程访问或操作该对象，那其他线程只能阻塞，相当于将所有的操作串行化，在竞争激烈的并发场景中性能就会非常差。Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。数据结构如下图：

3.LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的一个子类，保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的，也可以在构造时带参数，按照访问次序排序。看名字也可以猜到，LinkedHashMap就是在HashMap的基础上加了一个链表来保存记录的插入顺序。结构图如下：

4.TreeMap

TreeMap实现SortedMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。如果使用排序的映射，建议使用TreeMap。在使用TreeMap时，key必须实现Comparable接口或者在构造TreeMap传入自定义的Comparator，否则会在运行时抛出java.lang.ClassCastException类型的异常

这里顺便提一下Comparable与Comparator的简单区别：

comparable是java.lang包下的一个接口，使用compareTo(Object obj)方法来进行排序的。
comparator是java.util包下的一个接口，使用compare（Object obj1,Object obj2）方法来进行排序的。

参考：Java 8系列之重新认识HashMap

https://www.cnblogs.com/chengxiao/p/6842045.html