JAVA中的Map集合

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前言

Map 是 Java 中一种非常重要的集合类型，用于存储键值对（key-value pairs）。它的常见实现类包括 HashMap、TreeMap、LinkedHashMap 等，主要区别在于它们对键值对的存储和顺序管理方式。

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一、Map集合常用方法

由于Map是所有双列集合的父接口，所以我们只需要学习Map接口中每一个方法是什么含义，那么所有的Map集合方法你就都会用了。

二、方法详细介绍

1. put(K key, V value)

添加一个键值对到 Map 中，键已存在则更新对应的值。

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("手表", 100);
map.put("手表", 220);  // 更新"手表"的值
map.put("手机", 2);
System.out.println(map);  // 输出: {手表=220, 手机=2}

2.size()

获取集合的大小

System.out.println(map.size());  // 输出: 2

3. clear()

清空集合

map.clear();  // 清空集合
System.out.println(map);  // 输出: {}

4. isEmpty()

判断集合是否为空

System.out.println(map.isEmpty());  // 输出: true

5. get(Object key)

根据键获取对应的值

int v1 = map.get("手表");  // 获取"手表"的值
System.out.println(v1);  // 输出: 220
System.out.println(map.get("手机"));  // 输出: 2
System.out.println(map.get("张三"));  // 输出: null

6. remove(Object key)

根据键删除键值对，并返回该键的值

System.out.println(map.remove("手表"));  // 输出: 220
System.out.println(map);  // 输出: {手机=2}

7. containsKey(Object key)

判断Map是否包含某个键

System.out.println(map.containsKey("手表"));  // 输出: false
System.out.println(map.containsKey("手机"));  // 输出: true
System.out.println(map.containsKey("java"));  // 输出: false
System.out.println(map.containsKey("Java"));  // 输出: false

8. containsValue(Object value)

判断Map是否包含某个值

System.out.println(map.containsValue(2));  // 输出: true
System.out.println(map.containsValue("2"));  // 输出: false

9. keySet()

获取Map中所有键的集合

Set<String> keys = map.keySet();
System.out.println(keys);  // 输出: [手机]

10. values()

获取Map中所有值的集合

Collection<Integer> values = map.values();
System.out.println(values);  // 输出: [2]

(拓展)11. putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)

将另一个Map的所有元素添加到当前Map

Map<String, Integer> map1 = new HashMap<>();
map1.put("java1", 10);
map1.put("java2", 20);Map<String, Integer> map2 = new HashMap<>();
map2.put("java3", 10);
map2.put("java2", 222);map1.putAll(map2);  // 把map2的元素添加到map1中
System.out.println(map1);  // 输出: {java1=10, java2=222, java3=10}
System.out.println(map2);  // 输出: {java3=10, java2=222}

三、实现类解释

1 .HashMap

HashMap底层数据结构: 哈希表结构
JDK8之前的哈希表 = 数组+链表
JDK8之后的哈希表 = 数组+链表+红黑树
哈希表是一种增删改查数据，性能相对都较好的数据结构

往HashMap集合中键值对数据时，底层步骤如下
第1步：当你第一次往HashMap集合中存储键值对时，底层会创建一个长度为16的数组
第2步：把键然后将键和值封装成一个对象，叫做Entry对象
第3步：再根据Entry对象的键计算hashCode值（和值无关）
第4步：利用hashCode值和数组的长度做一个类似求余数的算法，会得到一个索引位置
第5步：判断这个索引的位置是否为null，如果为null,就直接将这个Entry对象存储到这个索引位置
如果不为null，则还需要进行第6步的判断
第6步：继续调用equals方法判断两个对象键是否相同
如果equals返回false，则以链表的形式往下挂
如果equals方法true,则认为键重复，此时新的键值对会替换就的键值对。

HashMap底层需要注意这几点：
1.底层数组默认长度为16，如果数组中有超过12个位置已经存储了元素，则会对数组进行扩容2倍
数组扩容的加载因子是0.75，意思是：16*0.75=12
2.数组的同一个索引位置有多个元素、并且在8个元素以内(包括8)，则以链表的形式存储
JDK7版本：链表采用头插法（新元素往链表的头部添加）
JDK8版本：链表采用尾插法（新元素我那个链表的尾部添加）
3.数组的同一个索引位置有多个元素、并且超过了8个，则以红黑树形式存储

2 LinkedHashMap

LinkedHashMap的底层原理，和LinkedHashSet底层原理是一样的。底层多个一个双向链表来维护键的存储顺序。

public class Test2LinkedHashMap {public static void main(String[] args) {// Map<String, Integer> map = new HashMap<>();    //  按照键 无序，不重复，无索引。LinkedHashMap<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>(); //  按照键 有序，不重复，无索引。map.put("手表", 100);map.put("手表", 220);map.put("手机", 2);map.put("Java", 2);map.put(null, null);System.out.println(map);}
}

3. TreeMap

• TreeMap集合的特点也是由键决定的，默认按照键的升序排列，键不重复，也是无索引的

• TreeMap集合的底层原理和TreeSet也是一样的，底层都是红黑树实现的。所以可以对键进行排序。

  排序方式1：写一个Student类，让Student类实现Comparable接口

//第一步：先让Student类，实现Comparable接口
public class Student implements Comparable<Student>{private String name;private int age;private double height;//无参数构造方法public Student(){}//全参数构造方法public Student(String name, int age, double height){this.name=name;this.age=age;this.height=height;}//...get、set、toString()方法自己补上..//按照年龄进行比较，只需要在方法中让this.age和o.age相减就可以。/*原理：在往TreeSet集合中添加元素时，add方法底层会调用compareTo方法，根据该方法的结果是正数、负数、还是零，决定元素放在后面、前面还是不存。*/@Overridepublic int compareTo(Student o) {//this：表示将要添加进去的Student对象//o: 表示集合中已有的Student对象return this.age-o.age;}
}

排序方式2：在创建TreeMap集合时，直接传递Comparator比较器对象。

/*** 目标：掌握TreeMap集合的使用。*/
public class Test3TreeMap {public static void main(String[] args) {Map<Student, String> map = new TreeMap<>(new Comparator<Student>() {@Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight());}});
//        Map<Student, String> map = new TreeMap<>(( o1,  o2) ->   Double.compare(o2.getHeight(), o1.getHeight()));map.put(new Student("蜘蛛精", 25, 168.5), "盘丝洞");map.put(new Student("蜘蛛精", 25, 168.5), "水帘洞");map.put(new Student("至尊宝", 23, 163.5), "水帘洞");map.put(new Student("牛魔王", 28, 183.5), "牛头山");System.out.println(map);}
}

这种方式都可以对TreeMap集合中的键排序。注意：只有TreeMap的键才能排序，HashMap键不能排序。

总结

Map提供了丰富的功能来管理键值对。常见操作包括添加、查找、删除、检查、遍历等。不同的实现类（如HashMap、TreeMap、LinkedHashMap）在特性上有所不同，选择合适的实现类有助于提升程序的性能和可维护性。