JavaSE笔记（1.2）集合-Map

前言

在知乎上看到这样一段话：

为什么需要Collection

Java是一门面向对象的语言，就免不了处理对象

为了方便操作多个对象，那么我们就得把这多个对象存储起来

想要存储多个对象(变量),很容易就能想到一个容器

常用的容器我们知道有–>StringBuffered,数组(虽然有对象数组，但是数组的长度是不可变的！)

所以，Java就为我们提供了集合(Collection)～

前面学习List时查找到的好文章
Set集合实际上就是HashMap来构建的,就先搞懂Map
跟随大佬的脚步

Map（映射）

Collection叫做集合，它可以快速查找现有的元素
Map叫做映射，就和数学的映射一样，通过key可以得到value
而且也是键（key）与值（value）一一对应的
可以看出两者的主要区别：Collection中存储了一组对象，而Map存储键/值对
在这里插入图片描述
Map没有继承Collection接口

Map的常用方法

		//构造方法
        Map map = new HashMap();
        //1.增加元素
        map.put(key,"value");
        //2.通过key查找元素
        map.get(key);
        //3.修改元素
        map.replace(key,"oldValue","newValue");
        //4.通过key删除元素
        map.remove(key);
        //5.查找所有键和值
        Object key = map.keySet();
        Object value = map.values();
        //6.删除所有键和值
        map.clear();

Map有5个子类：
在这里插入图片描述

HashMap（数组+链表+红黑树）

里面还有很多知识点需要学习

HashMap 根据键的 hashCode 值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，因而具有很快的访问速度，但遍历顺序却是不确定的
要理解需要一定的数据结构知识：HashCode(散列码)、红黑树（Red Black Tree）是一种自平衡二叉查找树（具体还是查找大佬的解释）

散列表：不在意元素的顺序，能够快速的查找元素的数据
散列码：散列表为每个对象计算出的一个整数，让同一个类的对象按照自己不同的特征尽量的有不同的散列码

根据这些计算出来的整数(散列码)保存在对应的位置上，所以说遍历顺序是不确定的
在这里插入图片描述 HashMap详解

总结HashMap：

无序，允许为null，非同步

底层由散列表(哈希表)实现

初始容量和装载因子对HashMap影响挺大的，设置小了不好，设置大了也不好

四个构造方法对应不同情况：
在这里插入图片描述 put方法：

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

调用putVal方法，以hash(）方法计算散列码，传入key、value
具体的putVal方法：
在这里插入图片描述 小结：

JDK8中HashMap由数组+链表（散列表）+红黑树组成
根据 hash 值我们能够快速定位到数组的具体下标，但是之后的话，需要顺着链表一个个比较下去才能找到我们需要的，时间复杂度取决于链表的长度，为 O(n)。
为了降低这部分的开销，在 JDK8 中，当链表中的元素超过了 8 个同时满足散列表容量大于64以后，会将链表转换为红黑树，在这些位置进行查找的时候可以降低时间复杂度为 O(logN)

在散列表中有装载因子这么一个属性，当装载因子*初始容量小于散列表元素时，该散列表会再散列，扩容2倍！

装载因子的默认值是0.75，无论是初始大了还是初始小了对我们HashMap的性能都不好

装载因子初始值大了，可以减少散列表再散列(扩容的次数)，但同时会导致散列冲突的可能性变大(散列冲突也是耗性能的一个操作，要得操作链表(红黑树)！

装载因子初始值小了，可以减小散列冲突的可能性，但同时扩容的次数可能就会变多！

初始容量的默认值是16，它也一样，无论初始大了还是小了，对我们的HashMap都是有影响的：

初始容量过大，那么遍历时我们的速度就会受影响~

初始容量过小，散列表再散列(扩容的次数)可能就变得多，扩容也是一件非常耗费性能的一件事~

从源码上我们可以发现：HashMap并不是直接拿key的哈希值来用的，它会将key的哈希值的高16位进行异或操作，使得我们将元素放入哈希表的时候增加了一定的随机性

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap详解
ConCurrentHashMap的底层是：散列表+红黑树，与HashMap是一样的，但是因为它支持并发操作，所以要复杂一
些
在这里插入图片描述
ConcurrentHashMap的核心要点：

底层结构是散列表(数组+链表)+红黑树，这一点和HashMap是一样的。
Hashtable是将所有的方法进行同步，效率低下。而ConcurrentHashMap作为一个高并发的容器，它是通过部分锁定+CAS算法来进行实现线程安全的。CAS算法也可以认为是乐观锁的一种~
在高并发环境下，统计数据(计算size…等等)其实是无意义的，因为在下一时刻size值就变化了。
get方法是非阻塞，无锁的。重写Node类，通过volatile修饰next来实现每次获取都是最新设置的值
ConcurrentHashMap的key和Value都不能为null

ConcurrentHashMap与HashMap的使用方法大致相同

两者的最大的区别在于线程安全性：ConcurrentHashMap对整个桶数组进行了分段，在每一个分段上都用锁进行保护，从而让锁的粒度更精细一些，并发性能更好，而HashMap没有锁机制，不是线程安全的

HashTable（线程安全）-不建议用

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

TreeMap（可排序）

TreeMap详解
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。

TreeMap的方法：

构造方法（排序比较器）：可以自己写排序的比较方法

在这里插入图片描述

        //TreeMap的构造方法2,创建一个空TreeMap，按照指定的comparator排序
        TreeMap<Integer, String> treeMap = new TreeMap<>(Comparator.reverseOrder());

插入方法put(K key, V value)
想要key为自定义类型，需要在构造时使用类型和排序比较器
key为Integer，按照数字升序排序，为String，按照字母表排序

		treeMap.put(1,"hello");
        System.out.println(treeMap);
        //显示：{1=hello}

TreeMap要点：

由于底层是红黑树，那么时间复杂度可以保证为log(n)
key不能为null，为null为抛出NullPointException的
想要自定义比较，在构造方法中传入Comparator对象，否则使用key的自然排序来进行比较
TreeMap非同步的，想要同步可以使用Collections来进行封装

LinkedHashMap

LinkedHashMap详解
 这个解释也挺好的
在这里插入图片描述
首先LinkedHashMap继承了HashMap，与HashMap相似
LinkedHashMap比HashMap多了一个双向链表的维护，在数据结构而言它要复杂一些
LinkedHashMap里的排序：
构造方法中accessOrder =false表示采用插入排序（默认插入排序）：

    public LinkedHashMap() {
        // 调用HashMap的构造方法，其实就是初始化Entry[] table
        super();
        // 这里是指是否基于访问排序，默认为false
        accessOrder = false;
    }

插入排序：

        LinkedHashMap<String,String> linkedHashMap=new LinkedHashMap<>();
        linkedHashMap.put("name1","zhangsan");
        linkedHashMap.put("name2","lisi");
        linkedHashMap.put("name3","wangwu");
        System.out.println(linkedHashMap);
        linkedHashMap.get("name1");
        System.out.print(linkedHashMap);

尽管后面get(“name1”)访问过一次，排序依然不变
在这里插入图片描述
访问排序
LinkedHashMap3参数构造方法：initialCapacity(初始容量）、loadFactor(装载因子)、accessOrder(排序方式)

        LinkedHashMap<String,String> linkedHashMap=new LinkedHashMap<>(16,0.75f,true);
        linkedHashMap.put("name1","zhangsan");
        linkedHashMap.put("name2","lisi");
        linkedHashMap.put("name3","wangwu");
        System.out.println(linkedHashMap);
        linkedHashMap.get("name1");
        System.out.print(linkedHashMap);

get(“name1”)访问了一次，访问排序把name1对应的Entry放到了表尾
在这里插入图片描述
小结：

LinkedHashMap是继承于HashMap，是基于HashMap和双向链表来实现的。
HashMap无序；LinkedHashMap有序，可分为插入顺序和访问顺序两种。如果是访问顺序，那put和get操作已存在的Entry时，都会把Entry移动到双向链表的表尾(其实是先删除再插入)。默认是插入顺序
LinkedHashMap存取数据，还是跟HashMap一样使用的Entry[]的方式，双向链表只是为了保证顺序。
LinkedHashMap是线程不安全的。

总结

Map的五个子类

HashMap有数组+链表（散列表）+红黑树，根据键的hashCode存储数据有较快的访问速度，较常用
ConcurrentHashMap与HashMap相似，但是支持并发操作，线程安全，比较复杂，速度较慢
TreeMap底层是红黑树,可以按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器
LinkedHashMap继承HashMap,基于HashMap+双链表，有序，可分为插入顺序和访问顺序两种，遍历的时候会比HashMap慢
HashTable: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,HashTable不推荐用

在学习过程中，需要翻看源码，多查找学习，尽管一知半解，还是感觉懂了一些

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