集合专题之Map

一、Map介绍

以下是jkd8的内容，jdk11+略有更新

1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value
2. Map中的 key和 value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
3. Map中的 key不允许重复，原因和HashMap一样，后存入的 Key 会覆盖先前的 Value
4. Map中的value可以重复
5. Map的key可以为null，value也可以为null，注意key为null，只能有一个，value为null，可以多个
6. 常用String类作为Map的key
7. key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value
8. 一个 Key 对应多个 Value：Map<K, List<V>>
9. 哈希冲突​​：不同的 Key 可能计算得到相同的哈希值（哈希冲突），但​​同一个 Key 必须映射到同一个位置​
10. hashCode和equals只检查key
11. 关于Node

    class Node<K,V> {final int hash; // key的哈希值（经过扰动计算）final K key;    // 键V value;        // 值Node<K,V> next; // 链表的下一个节点
    }

    ​

代码展示

 Map map=newHashMap();map.put("no1", "韩顺平");//k-vmap.put("no2", "张无忌");//k-vmap.put("no1", "张三丰");//当有相同的 k , 就等价于替换.map.put("no3", "张三丰");//k-vmap.put(null, null); //k-vmap.put(null, "abc"); //等价替换
map.put("no4", null); //k-vmap.put("no5", null); //k-vmap.put(1, "赵敏");//k-vmap.put(new Object(), "金毛狮王");//k-v// 通过get 方法，传入 key,会返回对应的valueSystem.out.println(map.get("no2"));//张无忌

11.Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap的Node中的，因为Node实现了Entry接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry (如图)

我们来看一下Node的源码，是我们HashMap的一个静态内部类 

final int hash 存储的是 ​​Key 的哈希码经过二次处理后的值

在EntrySet中，定义类型是Map.entry，但是实际上存放的还是hashmap的Node，因为Node实现了Map.entry的接口 

展开例子讲解： 

我们定义一个HashMap之后可以查看Set的类型，其实还是Node

 为了方便程序员遍历，还创建了EntrySet集合。EntrySet集合存放的元素类型是Entry，而一个Entry对象就有k-v，也就是EntrySet<Map.Entry<k-v>>。实际上指向的还是Node的key-value 

所以当我们把k-v（Node）==变成==>entry==存到==>EntrySet 之后就方便遍历 是因为提供了两个方法：

getKey（）和getValue（） 

看看具体使用：

和我们之前谈到HashSet底层是HashMap，那这两个到底有什么关系，我们来对比一下：

结构	HashMap 的链表	HashSet 的链表（本质是 HashMap 的 Key 链表）
存储内容	Node<K,V>（键值对）	Node<E, PRESENT>（Key 是元素，Value 是固定虚拟值）
链表节点	key, value, hash, next	element, PRESENT, hash, next（Value 无实际意义）

HashMap 的 Value	HashSet 的 Value（虚拟值）
​存储与 Key 关联的数据​​	无实际意义，仅用于占位

 二、Map体系图

 三、Map接口方法

Map接口常用方法：

1. put:添加
2. remove:根据键删除映射关系
3. get:根据键获取值
4. size:获取元素个数
5. isEmpty:判断个数是否为0
6. clear:清除
7. containsKey:查找键是否存在

四、Map遍历方法

1. containsKey:查找键是否存在
2. keySet：获取所有的键
3. entrySet：获取所有关系k-v
4. values：获取所有的值

三组遍历方法：

public class MapFor {public static void main(String[] args) {// 创建HashMap并添加数据Map map = new HashMap();map.put("邓超", "孙俪");map.put("王宝强", "马蓉");map.put("宋喆", "马蓉");map.put("刘令博", null);map.put(null, "刘亦菲");map.put("鹿晗", "关晓彤");// 第一组：通过keySet遍历Set keyset = map.keySet();// 方式1：增强for循环System.out.println("-----第一种方式（keySet+增强for）-------");for (Object key : keyset) {System.out.println(key + "-" + map.get(key));}// 方式2：迭代器System.out.println("-----第二种方式（keySet+迭代器）--------");Iterator iterator = keyset.iterator();while (iterator.hasNext()) {Object key = iterator.next();System.out.println(key + "-" + map.get(key));}// 第二组：通过values遍历Collection values = map.values();// 方式1：增强for循环System.out.println("-----第三种方式（values+增强for）-------");for (Object value : values) {System.out.println(value);}// 方式2：迭代器System.out.println("-----第四种方式（values+迭代器）--------");Iterator iterator2 = values.iterator();while (iterator2.hasNext()) {Object value = iterator2.next();System.out.println(value);}// 第三组：通过entrySet遍历Set entrySet = map.entrySet();// 方式1：增强for循环System.out.println("-----第五种方式（entrySet+增强for）-------");for (Object entry : entrySet) {Map.Entry m = (Map.Entry) entry;System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}// 方式2：迭代器System.out.println("-----第六种方式（entrySet+迭代器）--------");Iterator iterator3 = entrySet.iterator();while (iterator3.hasNext()) {Map.Entry m = (Map.Entry) iterator3.next();System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());}}
}

五、HashMap小结

1. Map接口的常用实现类:HashMap、Hashtable和Properties
2. HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
3. HashMap以key-value对的方式来存储数据[案例 Entry]
4. key不能重复，但是值可以重复，允许使用null键和null值
5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改(key不会替换，val会替换)
6. 与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的
7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的
8. 不同的key计算出的hash值可能是同一个，也会放在同一个哈希桶里

 六、HashMap底层机制

示意图：

1、扩容机制 [和HashSet相同]

1. HashMap底层维护了内部类Node的数组table，默认为null

2. 当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75

3. 当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等，如果相等，则直接替换val；如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。

4. 第1次添加，则需要扩容table容量为16，临界值(threshold)为12(16 * 加载因子0.75)

5. 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍(32)，临界值为原来的2倍，即24，依次类推

6. 在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFYTHRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64)，（哈希桶 ≥ 64​​，单条链表的长度 > 8​​）就会进行树化(红黑树)，树化解决的是​​桶索引冲突

这里要涉及到一个知识点：哈希冲突

​​哈希冲突​​在 HashMap 中有两层含义：

1. ​​第一层冲突（哈希值冲突）​​
   • 不同 key 的原始 hashCode() 值相同
2. ​​第二层冲突（桶索引冲突）​​
   • 不同哈希值（无论是否相同）通过 hash & (table.length - 1) 计算后，落到同一个桶索引。
   • 代码验证：

     HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(16); // table.length = 16
     String key1 = "KeyA"; // 假设 hashCode() = 100
     String key2 = "KeyB"; // 假设 hashCode() = 116// 计算桶索引：
     int index1 = 100 & (16 - 1); // 100 & 15 = 4
     int index2 = 116 & (16 - 1); // 116 & 15 = 4 （不同哈希值，相同桶索引！）map.put(key1, 1); // 存入桶4
     map.put(key2, 2); // 也存入桶4 → 哈希冲突！

     虽然 key1 和 key2 的哈希值不同（100 ≠ 116）​​，但经过位运算后落到同一个桶（索引4）