【Java】Map和Set

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一.Map

1.Map的说明

由图中可知，Map是一个接口类，且该类未继承自Collection,其存储的是键值对<k,v>结构。其中，k是唯一的，无法重复；

2.Map.Entry<K,V>

Map.Entry<K,V>是Map中的一个内部类，其主要用来存放<K,V>键值对并提供相应的访问方法；

方法	说明
K getKey()	返回Entry中的key
V getValue()	返回Entry中的value
V setValue(V value)	将Entry中的value改为指定的value

注： Map.Entry<K,V>中并未提供能修改key的方法；

3.Map的常用接口

Map虽然有两种实现类，但其接口是基本相同的；

方法	说明
V put(K key,V value)	将键值对<k,v>放入Map中，如果key已经存在，将原value替换为新的value;
V get(Object key)	返回key对应的value
V remove(Object key)	删除<key,value>键值对
boolean containsKey(Object key)	判断key是否存在Map中
boolean containsValue(Object value)	判断value是否在Map中
Set keySet()	返回所有的key集合，作为Set返回
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()	返回所有的<K,V>键值对，每个元素是Map.Entry<K,V>类型
Collection values()	返回所有的可重复的values集合
V getOrDefault(Object k,V defaultV)	返回key对应的value，如果key不存在，则返回默认值

// 1.创建空的Map
Map<String,Integer> e1=new TreeMap<>();   //使用TreeMap作为实现类
Map<String,Integer> e2=new HashMap<>();   //使用HashMap作为实现类// 2.插入键值对
e.put(key,value)；// 3.移除键值对
e.remove(key);// 4.获取key对应的value
e.get(key);// 5.获取所有key的集合
Set<K> t=e.keySet();// 6.遍历Map
Set<Map.Entry<K,V>> s=e.entrySet();
for(Map.Entry<K,V>  tmp: s){K key=tmp.getKey();V value=tmp.getValue();//7.修改valuetmp.setValue(val);
}

注意点：

• Map是一个接口，无法实例化对象，只能通过实例化实现类来进行实例化；
• Map中的key和value全部可以分离出来单独访问，key是Set,value是Collection;
• Map中的key是唯一的，value不唯一；

4.HsahMap和TreeMap的对比

	TreeMap	HashMap
底层结构	红黑树	哈希桶
增/删/查的时间复杂度	O(logn)	O(1)
是否线程安全	线程不安全	线程不安全
元素是否有序	有序	不有序
补充：

TreeMap的底层是红黑树，是搜索树，因此相关操作会涉及key的比较，因此TreeMap 的key不允许为null;
HashMap的底层是哈希桶，对于自定义类型，必须重写equals或者hashCode方法，其允许key的值为null;

二.Set

set继承自Collection接口类，其只存储了key;

1.Set的接口

方法	说明
boolean add(E e)	插入元素e，如果已经存在，则无法插入，返回false
boolean contains(Object o)	判断元素o是否在Set中
boolean remove(Object o)	删除Set中的元素o
int size()	返回Set的元素个数
boolean isEmpty()	判断Set是否为空
Object[] toArray()	将Set的元素转为数组并返回
Iterator<E> iterator()	返回迭代器
boolean addAll(Collection< ? extends E> c)	将集合c添加到Set中，可以达到去重的效果

public static void main(String[] args) {Set<Integer> set=new TreeSet();//1.插入-addfor(int i=10;i>=0;i--){set.add(i);}//2.判断元素是否存在-containsSystem.out.println(set.contains(5));//3.移除元素-removeSystem.out.println(set.remove(10));//4.获取迭代器-iteratorIterator<Integer> it=set.iterator();while(it.hasNext()) {System.out.print(it.next() + " ");}//5.去重-addAllSet<String> s=new TreeSet();s.addAll(new ArrayList<>(Arrays.asList("a","d","c","a")));System.out.println(s);
}

Set的注意事项：

1. Set是一个接口，其无法实例化出对象，必须使用HashSet或者TreeSet或者LinkedHashSet来进实现该接口
2. Set的最大功能是对集合中的元素进行去重
3. Set的底层是Map实现的，
4. TreeSet中不能插入null作为key，但HashSet可以，这与底层实现有关；
5. TreeSet和HashSet的对比与前文Map的基本一致；

2.TreeSet和HashSet的对比

	TreeSet	HashSet
底层结构	红黑树	哈希桶
是否有序	有序	不一定
是否线程安全	不安全	不安全

三.Java中的哈希表

1.HashMap的结构

Java中解决哈希冲突的方法是开散列法(链地址法)/哈希桶；故HashMap的数据结构由数组和链表组成，数组中存放的是一个个链表(哈希桶)，当发生冲突时，将元素尾插到对应桶中；

2.负载因子

负载因子= 表中元素个数/表的长度；HashMap的默认负载因子为0.75;当表中元素个数超过容量的75%时，就需要进行扩容；
负载因子太低会造成空间浪费，负载因子太高会造成频繁冲突，因此默认值0.75很好的维持了这个平衡；

3.HashMap的put过程

前面说过，HashMap的无参构造并未对容量进行设置，因此可以猜到put极有可能对容量进行了设置；

部分成员：

put过程源码：

put的过程：

1. 首先，put方法会调用putVal方法
2. 如果是第一次put，会调用reSize方法，将数组的大小改为默认值16
3. 通过(n-1)&hash拿到key需要被映射的位置
4. 如果该位置为null，则直接进行覆盖，如果非null，则进行尾插法；
5. 尾插过程中，记录元素个数，如果元素个数>=8，则会调用treeify方法
6. 如果8<=binCount<64，则直接进行扩容，如果binCount>=64,则将链表构造成红黑树，并插入键值对；
7. 插入完，判断是否需要reSize,如不需要，结束；

注意点：
1.扩容时需要注意什么？

将原哈希表中的每个元素均进行重新映射(重新哈希)； 因为键值对的index是基于oldLength的，而扩容后，length变了，因此键值对的index理应按照新的length来映射；

2.构造的时候如果给了容量，且容量非二次幂数，怎么办？

如果构造时，给定的容量不等于二次幂，则Java会在构造方法中通过tableSizeFor返回一个接近输入的二次幂数作为initcapacity；

3.equals和hashCode的区别？

Java中，计算哈希值实际是通过hashCode方法，进行key比较时是通过equals方法；
在比较元素时，时间先比较hashCode值是否相等，如果相等，则再用equals进行比较；
因此，equals相等的对象，hashCode也一致，hashCode相等的对象，equals不一定一致；

4.HashSet的底层是HashMap;