Java之Map接口（双列集合）

Map集合概述

现实生活中，我们常会看到这样的一种集合：IP地址与主机名，身份证号与个人，系统用户名与系统用户对象等，这种一一对应的关系，就叫做映射。Java提供了专门的集合类用来存放这种对象关系的对象，即 java.util.Map 接口。Collection 中的集合，元素是孤立存在的（理解为单身），向集合中存储元素采用一个个元素的方式存储。Map 中的集合，元素是成对存在的(理解为夫妻)。每个元素由键与值两部分组成，通过键可以找对所对应的值。Collection 中的集合称为单列集合， Map 中的集合称为双列集合。需要注意的是， Map 中的集合不能包含重复的键，值可以重复；每个键只能对应一个值。 总结一下Map集合的特点：

Map集合是一个双列集合,一个元素包含两个值(一个key,一个value)
Map集合中的元素,key和value的数据类型可以相同,也可以不同
Map集合中的元素,key是不允许重复的,value是可以重复的。
Map集合中的元素,key和value是一一对应

Map常用子类

通过查看Map接口描述，看到Map有多个子类，子类拥有Map集合的全部特点。常用的子类有HashMap集合、LinkedHashMap集合。

HashMap集合的特点:

java.util.HashMap<k,v> implements Map<k,v>
HashMap集合底层是哈希表:查询的速度特别的快,JDK1.8之前:数组+单向链表,JDK1.8之后:数组+单向链表|红黑树(链表的长度超过8):提高查询的速度
hashMap集合是一个无序的集合,存储元素和取出元素的顺序有可能不一致

LinkedHashMap的特点:

Java.util.LinkedHashMap<k,v> extends HashMap<k,v>
LinkedHashMap集合底层是哈希表+链表(保证迭代的顺序)
LinkedHashMap集合是一个有序的集合,存储元素和取出元素的顺序是一致的

Map接口中的常用方法

Map接口中定义了很多方法，常用的如下：

public V put(K key, V value) : 把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
public V remove(Object key) : 把指定的键所对应的键值对元素在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
public boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。

代码举例

package demo01Map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //多态：创建Map集合
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        /*
        public V put(K key, V value):  把指定的键与指定的值添加到Map集合中。
            返回值:v
                存储键值对的时候,key不重复,返回值V是null
                存储键值对的时候,key重复,会使用新的value替换map中重复的value,返回被替换的value值
     */
        map.put("张三", 18);
        map.put("李四", 19);
        //查看集合
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=18}
        Integer age = map.put("张三", 20);
        System.out.println("返回被替换的value值:" + age);//返回被替换的value值:18
        //查看集合
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=20}
         /*
        public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。
            返回值:
                key存在,返回对应的value值
                key不存在,返回null
        */
        System.out.println("获取集合中不存在的Key,其返回值是：" + map.get("王五"));//获取集合中不存在的Key,其返回值是：null
        System.out.println("获取集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：" + map.get("李四"));//获取集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：19
        //查看集合,集合里的数据没有改变
        System.out.println(map);//{李四=19, 张三=20}
        /*
        public V remove(Object key): 把指定的键 所对应的键值对元素 在Map集合中删除，返回被删除元素的值。
            返回值:V
                key存在,v返回被删除的值
                key不存在,v返回null
     */
        System.out.println("删除集合中不存在的key,其返回值是:" + map.remove("王五"));//删除集合中不存在的key,其返回值是:null
        System.out.println("删除集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：" + map.remove("李四"));//删除集合中存在的Key,其返回值是key对应的值：19
        //查看集合,集合里的数据发生改变
        System.out.println(map);//{张三=20}
          /*
        boolean containsKey(Object key) 判断集合中是否包含指定的键。
        包含返回true,不包含返回false
        */
        System.out.println("集合中是否包含指定的key:" + map.containsKey("张三"));//集合中是否包含指定的key:true
        System.out.println("集合中是否包含指定的key:" + map.containsKey("李四"));//集合中是否包含指定的key:false
    }
}

public Set keySet() : 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
public Set<map.entry<k,v>> entrySet() : 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

遍历Map集合

Map集合遍历键找值方式

即通过元素中的键，获取键所对应的值

分析步骤：

获取Map中所有的键，由于键是唯一的，所以返回一个Set集合存储所有的键。方法提示：public Set keySet() : 获取Map集合中所有的键，存储到Set集合中。
遍历键的Set集合，得到每一个键。
根据键，获取键所对应的值。方法提示: public V get(Object key) 根据指定的键，在Map集合中获取对应的值。

代码举例

package demo01Map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class MapKeySet {
    public static void main(String[] args) {
        //创建Map集合对象
        Map<String, String> map = new HashMap<>();
        //添加元素到集合中去
        map.put("早餐", "6元");
        map.put("中餐", "20元");
        map.put("晚餐", "15元");
        map.put("夜宵", "8元");
        //1.使用Map集合中的方法keySet(),把Map集合所有的key取出来,存储到一个Set集合中
        Set<String> s = map.keySet();
        //2.遍历set集合,获取Map集合中的每一个key,可以是迭代器也可以是增强for遍历
        for (String i : s) {
            //3.通过Map集合中的方法get(key),通过key找到value
            System.out.println("集合中的key:" + i + " 对应的value: " + map.get(i));
        }
    }
}

代码执行后的结果

Entry键值对对象

我们已经知道， Map 中存放的是两种对象，一种称为key(键)，一种称为value(值)，它们在在 Map 中是一一对应关系，这一对对象又称做 Map 中的一个 Entry(项) 。 Entry 将键值对的对应关系封装成了对象。即键值对对象，这样我们在遍历 Map 集合时，就可以从每一个键值对（ Entry ）对象中获取对应的键与对应的值。既然Entry表示了一对键和值，那么也同样提供了获取对应键和对应值得方法：

public K getKey() ：获取Entry对象中的键。
public V getValue() ：获取Entry对象中的值。

在Map集合中也提供了获取所有Entry对象的方法：

public Set<map.entry<k,v>> entrySet() : 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。

Map集合遍历键值对方式

键值对方式：即通过集合中每个键值对(Entry)对象，获取键值对(Entry)对象中的键与值。

操作步骤：

获取Map集合中，所有的键值对(Entry)对象，以Set集合形式返回。方法提示: entrySet() 。
遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。
通过键值对(Entry)对象，获取Entry对象中的键与值。方法提示: getkey() getValue()

代码举例

package demo01Map;

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

public class MapEntry {
    public static void main(String[] args) {
        //多态创建Map集合
        Map<String, String> stringMap = new HashMap<>();
        //添加元素
        stringMap.put("早餐", "包子");
        stringMap.put("中餐", "红烧茄子");
        stringMap.put("晚餐", "青椒小炒肉");
        //1 public Set<map.entry<k,v>> entrySet() : 获取到Map集合中所有的键值对对象的集合(Set集合)。
        Set<Map.Entry<String, String>> entries = stringMap.entrySet();
        //使用获取迭代器，也可以使用增强for
        Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = entries.iterator();
        // 2遍历包含键值对(Entry)对象的Set集合，得到每一个键值对(Entry)对象。
        while (iterator.hasNext()) {
            Map.Entry<String, String> next = iterator.next();
            //public K getKey() ：获取Entry对象中的键。
            //public V getValue() ：获取Entry对象中的值。
            System.out.println("集合中的key" + next.getKey() + " 对应集合中的Value:" + next.getValue());
        }

    }
}

代码执行结果

HashMap存储自定义类型键值

当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法。

自定义类型Student类

package demo01Map;

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;
    //重写hashCode和equals方法

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age &&
                Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {

        return Objects.hash(name, age);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
}

定义集合，自定义类型作为Key

package demo01Map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1,创建HashMap集合对象。
        Map<Student, String> map = new HashMap<Student, String>();
        //2,添加元素。自定义类型为key
        map.put(new Student("张三", 20), "早餐");
        map.put(new Student("张四", 21), "中餐");
        map.put(new Student("张五", 22), "晚餐");
        map.put(new Student("张三", 20), "夜宵");

        //遍历元素，键找值
        Set<Student> keySet = map.keySet();
        for (Student key : keySet) {
            String value = map.get(key);
            System.out.println("key：" + key.toString() + "对应 value：" + value);
        }
    }
}

代码执行后的结果

LinkedHashMap类

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用 java.util.LinkedHashMap 集合来存放。底层原理:哈希表+链表(记录元素的顺序)

Hashtable类

Hashtable类从JDK1.0开始，此类实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值。任何非 null 对象都可以用作键或值。

package demo01Map;

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

/*
    java.util.HashTable<K,V>集合 implements Map<K,V>接口

    HashTable:底层也是一个哈希表,是一个线程安全的集合,是单线程集合,速度慢
    HashMap:底层是一个哈希表,是一个线程不安全的集合,是多线程的集合,速度快

    HashMap集合(之前学的所有的集合):可以存储null值,null键
    HashTable集合,不能存储null值,null键

    HashTable和Vector集合一样,在jdk1.2版本之后被更先进的集合(HashMap,ArrayList)取代了
    HashTable的子类Properties依然活跃在历史舞台
    Properties集合是一个唯一和IO流相结合的集合
 */
public class HashTableTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
        map.put(null, "a");
        map.put("b", null);
        map.put(null, null);
        System.out.println(map);//{null=null, b=null}

        Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>();
        //table.put(null,"a");//NullPointerException
        //table.put("b",null);//NullPointerException
        // table.put(null, null);//NullPointerException
    }
}