键值对Map集合

4. 键值对

4.1 java.util 接口 Map<K,V>

• 将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键；每个键最多只能映射到一个值。
• Map 接口提供三种collection 视图，允许以键集、值集或键-值映射关系集的形式查看某个映射的内容。
• 所有已知实现类：HashMap, Hashtable,TreeMap。
• Map和Collection的区别?
  A:Map 存储的是键值对形式的元素，键唯一，值可以重复。
  B:Collection 存储的是单独出现的元素，子接口Set元素唯一，子接口List元素可重复。

嵌套类

• Map.Entry<K,V> 映射项（键-值对）：public static interface Map.Entry<K,V>
• Map.Entry<K,V>中 Entry<K,V> 为Map接口的内部接口，定义了数据类型为键值对。
• HashMap中Entry<K,V>实现并扩展了Map.Entry<K,V>，定义为元素为数组中的链表头结点。
• TreeMap中Entry<K,V>实现并扩展了Map.Entry<K,V>，定义为元素为三叉链表，包含孩子和父指针。
• 其中设计采用了接口的内部接口，类的静态内部类的方式。

抽象方法

添加功能 put

• V put(K key, V value):将指定的值与此映射中的指定键关联,返回以前与 key 关联的值，如果没有针对 key 的映射关系，则返回 null。
• void putAll(Map<? extends K,? extends V> m)：从指定映射中将所有映射关系复制到此映射中。

删除功能 remove

• void clear()：从此映射中移除所有映射关系。
• V remove(Object key)：如果存在一个键的映射关系，则将其从此映射中移除，返回此映射中以前关联该键的值，如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。

判断功能 containsKey, containsValue

• boolean containsKey(Object key):如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
• boolean containsValue(Object value):如果此映射将一个或多个键映射到指定值，则返回 true。
• boolean equals(Object o):比较指定的对象与此映射是否相等。
• boolean isEmpty():如果此映射未包含键-值映射关系，则返回 true。

获取功能 entrySet, keySet, values, get, size

• Set<Map.Entry<K,V>> entrySet():返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图，得到键值对。
• Set keySet()：返回此映射中包含的键的 Set 视图。
• Collection values()：返回此映射中包含的值的 Collection 视图。
• V get(Object key)：返回指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。
• int hashCode()：返回此映射的哈希码值。
• int size()：返回此映射中的键-值映射关系数。如果该映射包含的元素大于 Integer.MAX_VALUE，则返回 Integer.MAX_VALUE。

知识扩展

Map集合的遍历
    A:键找值
        a:获取所有键的集合
        b:遍历键的集合,得到每一个键
        c:根据键到集合中去找值

    B:键值对对象找键和值
        a:获取所有的键值对对象的集合
        b:遍历键值对对象的集合，获取每一个键值对对象
        c:根据键值对对象去获取键和值

    代码体现：
        Map<String,String> hm = new HashMap<String,String>();

        hm.put("it002","hello");
        hm.put("it003","world");
        hm.put("it001","java");

        //方式1 键找值
        Set<String> set = hm.keySet();
        for(String key : set) {
            String value = hm.get(key);
            System.out.println(key+"---"+value);
        }

        //方式2 键值对对象找键和值
        Set<Map.Entry<String,String>> set2 = hm.entrySet();
        for(Map.Entry<String,String> me : set2) {
            String key = me.getKey();
            String value = me.getValue();
            System.out.println(key+"---"+value);
        }

4.2 java.util 类 HashMap<K,V>

• 基于哈希表的 Map 接口的实现，HashSet集合也是基于HashMap实现。
• 底层数据结构是哈希表(是一个元素为链表的数组)。
• 此类为基本操作提供了稳定性能，这些基本操作包括 add、remove、contains 和 size。
• 此实现不是同步，线程不安全。
• 除了非同步和允许使用 null 之外，HashMap 类与 Hashtable 大致相同。
• HashMap 的实例有两个参数影响其性能：初始容量和加载因子。
• 默认加载因子 (0.75) 在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查询成本。

具体方法（参考Map即可）

嵌套类

• 类 AbstractMap.SimpleEntry<K,V> 映射项（键-值对）：public static class AbstractMap.SimpleEntry<K,V>
• 类 AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>：维护不可变的键和值的 Entry。此类不支持 setValue 方法。
• 均实现了Map.Entry<K,V>其中的方法，但没有实际意义。因为HashMap和TreeMap中的Entry<K,V>是实现了Map.Entry<K,V>内部接口，并不是实现了AbstractMap中的内部类。

构造方法

• public HashMap()：构造一个映射关系与指定 Map 相同的新 HashMap。所创建的 HashMap 具有默认加载因子 (0.75) 和足以容纳指定 Map 中映射关系的初始容量。
• public HashMap(int initialCapacity)：构造一个带指定初始容量和默认加载因子 (0.75) 的空 HashMap。
• public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个带指定初始容量和加载因子的空 HashMap。
• public HashMap(Map<? extends K,? extends V> m)：构造一个映射关系与指定 Map 相同的新 HashMap。

4.3 java.util 类 TreeMap<K,V>

• 基于红黑树（Red-Black tree）的 NavigableMap 实现。
• 该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。
• 此实现为 containsKey、get、put 和 remove 操作提供受保证的 log(n) 时间开销。
• 此实现不是同步，线程不安全。

具体方法

嵌套类（与hashMap相同）

构造方法

• public TreeMap()：使用键的自然顺序构造一个新的、空的树映射。
• public TreeMap(Comparator<? super K> comparator)：构造一个新的、空的树映射，该映射根据给定比较器进行排序。
• public TreeMap(Map<? extends K,? extends V> m)：构造一个与给定映射具有相同映射关系的新的树映射，该映射根据其键的自然顺序 进行排序。

特殊方法（主要利用了tree结构中key的排序功能）

返回键值对

• public Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key)：返回一个键-值映射关系，它与大于等于给定键的最小键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> floorEntry(K key)：返回一个键-值映射关系，它与小于等于给定键的最大键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> higherEntry(K key)：返回一个键-值映射关系，它与严格大于给定键的最小键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key)：返回一个键-值映射关系，它与严格小于给定键的最大键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> firstEntry()：返回一个与此映射中的最小键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> lastEntry()：返回与此映射中的最大键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> pollFirstEntry()：移除并返回与此映射中的最小键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
• public Map.Entry<K,V> pollLastEntry()：移除并返回与此映射中的最大键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。

返回键

• public K ceilingKey(K key)：返回大于等于给定键的最小键；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public K floorKey(K key)：返回小于等于给定键的最大键；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public K higherKey(K key)：返回严格大于给定键的最小键；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public K lowerKey(K key)：返回严格小于给定键的最大键；如果不存在这样的键，则返回 null。
• public K firstKey()：返回此映射中当前第一个（最低）键。
• public K lastKey()：返回映射中当前最后一个（最高）键。

4.4 java.util 类 Hashtable<K,V>

• 此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。
• 同步，线程安全。

特殊方法（其余参考HashMap即可）

• public Enumeration elements()：返回此哈希表中的值的枚举。
• public Enumeration keys()：返回此哈希表中的键的枚举。
• protected void rehash()：增加此哈希表的容量并在内部对其进行重组，以便更有效地容纳和访问其元素。当哈希表中的键的数量超出哈希表的容量和加载因子时，自动调用此方法。

4.5 java.util 接口 Map.Entry<K,V>

• public static interface Map.Entry<K,V>，Map接口的内部接口。
• 定义了数据类型为映射项（键-值对）。

抽象方法 getKey, getValue, setValue

• boolean equals(Object o)：比较指定对象与此项的相等性。
• K getKey()：返回与此项对应的键。
• V getValue()：返回与此项对应的值。
• int hashCode()：返回此映射项的哈希码值。
• V setValue(V value)：用指定的值替换与此项对应的值。

知识扩展

java中外部接口与内部接口的使用
新建一个非抽象类（普通类）实现接口如下：
1、普通类实现了接口，那么就必须实现接口中的所有方法
2、那么反过来没有实现接口中的方法的类就是抽象类
3、一个类可以实现多个接口
这里用内部类的好处就是： 
1、当你只实现外部接口，那么只需实现外部接口的方法即可（内部接口是调不到的）。
2、而实现内部接口的方式是“外部接口.内部接口”，那么就可以实现内部接口的方法了。通过这个方法，可以将外部接口和内部接口分开实现，一般内部接口中的方法只在 3、内部接口也是一种数据类型。

参考链接：https://www.jianshu.com/p/ab539e9a7955

4.6 java.util 类 AbstractMap.SimpleEntry<K,V>

• 是AbstractMap的内部类，实现了 Map.Entry<K,V>
• 维护键和值的 Entry。可以使用 setValue 方法更改值。
• 具体方法看 Map.Entry<K,V>即可。

4.7 综合比较

	底层实现	是否线程安全
HashMap<K,V>	hash表（元素为链表的数组）	不安全
TreeMap<K,V>	树（三叉链表）	不安全
Hashtable<K,V>	hash表（元素为链表的数组）	安全