应用开发--集合02、map概述 java

Map接口 Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:key-value，key 和 value 都可以是任何引用类型的数据，其中 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法。
常用String类作为Map的“键”，key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value。
Map接口的常用实现类： HashMap、 TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中， HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

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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

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

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

HashMap HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类。允许使用null键和null值，与HashSet一样，不保证映射的顺序。
所有的key构成的集合是Set:无序的、不可重复的。所以， key所在的类要重写：equals()和hashCode()
所有的value构成的集合是Collection:无序的、可以重复的。所以， value所在的类要重写： equals()
一个key-value构成一个entry，所有的entry构成的集合是Set:无序的、不可重复的
HashMap 判断两个 key 相等的标准是：两个 key 通过 equals() 方法返回 true，hashCode 值也相等。
HashMap 判断两个 value相等的标准是：两个 value 通过 equals() 方法返回 true。
HashMap源码中的重要常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量， 16 MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量， 2^30 DEFAULT_LOAD_FACTOR： HashMap的默认加载因子 TREEIFY_THRESHOLD： Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树 UNTREEIFY_THRESHOLD： Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表 MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。） table：存储元素的数组，总是2的n次幂 entrySet：存储具体元素的集size： HashMap中存储的键值对的数量 modCount： HashMap扩容和结构改变的次数。 threshold：扩容的临界值， =容量*填充因子loadFactor：填充因子

HashMap的存储结构 JDK 7及以前版本： HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)
JDK 8版本发布以后： HashMap是数组+链表+红黑树实现。

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HashMap的内部存储结构其实是数组和链表的结合。当实例化一个HashMap时，系统会创建一个长度为Capacity的Entry数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
每个bucket中存储一个元素，即一个Entry对象，但每一个Entry对象可以带一个引用变量，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Entry链。而且新添加的元素作为链表的head。
添加元素的过程
向HashMap中添加entry1(key， value)，需要首先计算entry1中key的哈希值(根据key所在类的hashCode()计算得到)，此哈希值经过处理以后，得到在底层Entry[]数组中要存储的位置i。如果位置i上没有元素，则entry1直接添加成功。如果位置i上已经存在entry2(或还有链表存在的entry3， entry4)，则需要通过循环的方法，依次比较entry1中key和其他的entry。如果彼此hash值不同，则直接添加成功。如果hash值不同，继续比较二者是否equals。如果返回值为true，则使用entry1的value去替换equals为true的entry的value。如果遍历一遍以后，发现所有的equals返回都为false,则entry1仍可添加成功。 entry1指向原有的entry元素
HashMap的扩容
当HashMap中的元素越来越多的时候， hash冲突的几率也就越来越高，因为数组的长度是固定的。所以为了提高查询的效率，就要对HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容之后，最消耗性能的点就出现了：原数组中的数据必须重新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是resize。
那么HashMap什么时候进行扩容呢？
当 HashMap中的元素个数超过数组大小 (数组总大小 length,不是数组中个数size)*loadFactor 时，就会进行数组扩容， loadFactor 的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
HashMap的内部存储结构其实是数组+链表+树的结合。当实例化一个HashMap时，会初始化initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会创建一个长度为initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量(Capacity)，在这个数组中可以存放元素的位置我们称之为“桶” (bucket)，每个bucket都有自己的索引，系统可以根据索引快速的查找bucket中的元素。
? 每个bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每一个Node对象可以带一个引用变量next，用于指向下一个元素，因此，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也可能是一个一个TreeNode对象，每一个TreeNode对象可以有两个叶子结点left和right，因此，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素作为链表的last，或树的叶子结点。
那么HashMap什么时候进行扩容和树形化呢？
当HashMap中的元素个数超过数组大小(数组总大小length,不是数组中个数size)*loadFactor 时，就会进行数组扩容， loadFactor 的默认值(DEFAULT_LOAD_FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认情况下，数组大小(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)为16，那么当HashMap中元素个数超过16*0.75=12（这个值就是代码中的threshold值，也叫做临界值）的时候，就把数组的大小扩展为 2*16=32，即扩大一倍，然后重新计算每个元素在数组中的位置，而这是一个非常消耗性能的操作，所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能。
当HashMap中的其中一个链的对象个数如果达到了8个，此时如果capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，如果已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成TreeNode类型。当然，如果当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。
关于映射关系的key是否可以修改？
answer：不要修改映射关系存储到HashMap中会存储key的hash值，这样就不用在每次查找时重新计算每一个Entry或Node（TreeNode）的hash值了，因此如果已经put到Map中的映射关系，再修改key的属性，而这个属性又参与hashcode值的计算，那么会导致匹配不上。
总结： JDK1.8相较于之前的变化：

HashMap map = new HashMap(); //默认情况下，先不创建长度为16的数组
当首次调用map.put()时，再创建长度为16的数组
数组为Node类型，在jdk7中称为Entry类型
形成链表结构时，新添加的key-value对在链表的尾部（七上八下）
当数组指定索引位置的链表长度>8时，且map中的数组的长度> 64时，此索引位置上的所有key-value对使用红黑树进行存储。

负载因子；

负载因子值的大小，对HashMap有什么影响
负载因子的大小决定了HashMap的数据密度。
负载因子越大密度越大，发生碰撞的几率越高，数组中的链表越容易长,造成查询或插入时的比较次数增多，性能会下降。
负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。

LinkedHashMap LinkedHashMap 是 HashMap 的子类，在HashMap存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序。
与LinkedHashSet类似， LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致
【应用开发--集合02、map概述】

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TreeMap TreeMap存储 Key-Value 对时，需要根据 key-value 对进行排序。
TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
TreeMap 的 Key 的排序：

自然排序： TreeMap 的所有的 Key 必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClasssCastException
定制排序：创建 TreeMap 时，传入一个 Comparator 对象，该对象负责对TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 Key 实现Comparable 接口

TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过compareTo()方法或者compare()方法返回0。
Hashtable Hashtable是个古老的 Map 实现类， JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以互用。
与HashMap不同， Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和 value
与HashMap一样， Hashtable 也不能保证其中 Key-Value 对的顺序
Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。
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);

Collections工具类 Collections 是一个操作 Set、 List 和 Map 等集合的工具类
Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法
排序操作：（均为static方法）

reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
sort(List， Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
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

查找、替换

Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection， Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection， Comparator)
int frequency(Collection， Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list， Object oldVal， Object newVal)：使用新值替换List 对象的所有旧值
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