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Java 黑马程序员学习笔记（进阶篇15）

news 2025/10/1 8:43:52

1. 双列集合

(1) 双列集合的概念

① 双列集合指的是 java.util.Map 体系，存储的是 键值对（key-value） 形式的数据。

② 特点：

键（key）唯一，不能重复（重复会覆盖原值）。
值（value）可以重复。
一个键对应一个值。
允许有 null 键（只能有一个），和多个 null 值。

2. Map 集合常用的 API

方法	作用
`V put(K key, V value)`	添加键值对（键重复则覆盖）
`V remove(Object key)`	根据键删除对应键值对
`boolean containsKey(Object key)`	判断是否包含某个键
`boolean containsValue(Object value)`	判断是否包含某个值
`void clear()`	清空所有键值对
`int size()`	获取键值对数量

① `put` 方法的作用

将指定的 key 与 value 关联起来
如果 Map 中已经存在该 key，则覆盖旧值，并返回旧的 value
如果不存在该 key，则新增一个键值对，返回 null

② `remove` 方法的作用

根据 key 删除 Map 中的键值对
如果 key 存在，返回被删除的 value
如果 key 不存在，返回 null

3. Map 的遍历方式

① 遍历 keySet（最常见的 “键找值” 写法）

Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("name", "Alice");
map.put("age", "20");// 1. 获取所有 key
Set<String> keySet = map.keySet();// 2. 遍历 key，通过 key 找 value
for (String key : keySet) {String value = map.get(key);System.out.println(key + " = " + value);
}

特点：

优点：代码直观，适合只需要 key 时
缺点：通过 key 再 get (value) 会多一次哈希查找（性能略低于 entrySet）

② 遍历 EntrySet

方法名	说明
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()	获取所有键值对对象的集合

public class MapDemo03 {public static void main(String[] args) {//Map集合的第二种遍历方式//1.创建Map集合的对象Map<String, String> map = new HashMap<>();//2.添加元素//键：人物的外号//值：人物的名字map.put("标枪选手", "马超");map.put("人物挂件", "明世隐");map.put("御龙骑士", "尹志平");//3.Map集合的第二种遍历方式//通过键值对对象进行遍历//3.1 通过一个方法获取所有的键值对对象，返回一个Set集合Set<Map.Entry<String, String>> entries = map.entrySet();//3.2 遍历entries这个集合，去得到里面的每一个键值对对象for (Map.Entry<String, String> entry : entries) {//entry  --->  "御龙骑士","尹志平"//3.3 利用entry调用get方法获取键和值String key = entry.getKey();String value = entry.getValue();System.out.println(key + "=" + value);}}
}

③ Lambda 表达式

(1) 概述：

得益于JDK8开始的新技术Lambda表达式，提供了一种更简单、更直接的遍历集合的方式。

(2) 基本用例：

public class MapDemo03 {public static void main(String[] args) {//Map集合的第三种遍历方式//1.创建Map集合的对象Map<String,String> map = new HashMap<>();//2.添加元素//键：人物的名字//值：名人名言map.put("鲁迅","这句话是我说的");map.put("曹操","不可能绝对不可能");map.put("刘备","接着奏乐接着舞");map.put("柯镇恶","看我眼色行事");//3.利用lambda表达式进行遍历//底层：//forEach其实就是利用第二种方式进行遍历，依次得到每一个键和值//再调用accept方法map.forEach(new BiConsumer<String, String>() {@Overridepublic void accept(String key, String value) {System.out.println(key + "=" + value);}});System.out.println("-----------------------------------");map.forEach((String key, String value)->{System.out.println(key + "=" + value);});System.out.println("-----------------------------------");map.forEach((key, value)-> System.out.println(key + "=" + value));}
}

4. HashMap

① HashMap 基本概念

HashMap 是 Java 集合框架中实现 Map 接口的类，专门用于存储键值对（key-value）。

② 核心特点

无序性：键值对的存储顺序与取出顺序可能不一致（因为基于哈希表存储，按哈希值分布）。
null 支持：允许键或值为 null（注意：键只能有一个 null，因为 “键唯一”；值可以多个 null）。
键的唯一性：若插入相同键，后插入的 value 会覆盖先插入的 value。
线程不安全：多线程同时操作时，可能出现数据不一致问题。若需线程安全，可考虑 ConcurrentHashMap 或 Collections.synchronizedMap()。
高效性：基于哈希表实现，插入、查询（get/put）的时间复杂度为 O (1)（理想情况：哈希分布均匀，无大量冲突）。

③ 底层数据结构（JDK8 及以后）

HashMap 底层由 “数组 + 链表 + 红黑树” 组成（JDK7 及之前是 “数组 + 链表”），结构优化的核心是 “链表转红黑树”，用于解决哈希冲突后的性能问题：

数组：作为哈希表的 “桶（bucket）”，每个元素是一个 “节点（Node）”。
链表：当多个键的哈希值冲突（计算后落到同一个数组索引），会以链表形式存储这些冲突的节点。
红黑树：当链表的长度超过 8，且数组的长度 ≥ 64时，链表会自动转换为红黑树（红黑树是 “平衡二叉树”，查询效率从链表的 O (n) 优化到 O (logn)），大幅提升查询性能。

④ “键的唯一性” 如何保证？

HashMap 依赖 hashCode() 方法和 equals() 方法保证 “键唯一”：

当存储自定义对象作为键时，必须重写 hashCode() 和 equals() 方法。否则会使用 Object 类的默认方法（基于 “对象地址” 判断相等性），导致 “逻辑相同的对象” 被误认为 “不同键”。
若值是自定义对象，不需要重写这两个方法（因为 “值” 不参与 “键的唯一性” 判断）。

④ 综合练习

(1) 题目 1：学生信息与籍贯存储

需求：

创建一个 Student 类，包含姓名（name）和年龄（age）两个属性，并提供构造方法和 toString() 方法。
在 main 方法中创建一个 HashMap<Student, String>，用来存储学生对象和对应的籍贯。
向 HashMap 中添加以下数据：
- Student("zhangsan", 23) -> "江苏"
- Student("lisi", 24) -> "浙江"
- Student("wangwu", 25) -> "福建"
通过 keySet() 方法获取所有学生对象（键），遍历并输出 “学生信息 = 籍贯”。

提示：

keySet() 方法会返回一个 Set<K>，其中 K 是 Map 的键类型，在这里是 Student。
遍历 Set 时，通过 get(key) 方法获取对应的值（籍贯）。

测试类：

package demo1;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
import java.util.function.BiConsumer;public class test1 {public static void main(String[] args) {HashMap<Student, String> hm = new HashMap<>();Student s1 = new Student("zhangsan",23);Student s2 = new Student("lisi",24);Student s3 = new Student("wangwu",25);hm.put(s1,"江苏");hm.put(s2,"浙江");hm.put(s3,"福建");Set<Student> keys = hm.keySet();   //不太理解，这个Set是从哪里来的for (Student key : keys) {String value = hm.get(key);System.out.println(key + "=" + value);}System.out.println("-------------------");Set<Map.Entry<Student, String>> entries = hm.entrySet();for (Map.Entry<Student, String> entry : entries) {Student key = entry.getKey();String value = entry.getValue();System.out.println(key + "=" + value);}System.out.println("----------------------");hm.forEach((student, s)->System.out.println(student + "=" + s));}
}

JavaBean：

package demo1;import java.util.Objects;public class Student {private String name;private int age;public Student() {}public Student(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}/*** 获取* @return name*/public String getName() {return name;}/*** 设置* @param name*/public void setName(String name) {this.name = name;}/*** 获取* @return age*/public int getAge() {return age;}/*** 设置* @param age*/public void setAge(int age) {this.age = age;}@Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this == o) return true;if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;Student student = (Student) o;return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);}@Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age);}public String toString() {return "Student{name = " + name + ", age = " + age + "}";}
}

关键逻辑 1：这个 Set 是从哪里来的？

Set<Student> keys = hm.keySet();

这里的 keys 就是 hm 中所有 Student 对象的集合（s1, s2, s3）。
类型是 Set<Student>，因为：
- 元素是 Student 类型（Map 的 key 类型）
- 元素唯一（Set 特性）

关键逻辑 2：遍历过程

for (Student key : keys) {String value = hm.get(key); // 通过 key 取 valueSystem.out.println(key + "=" + value);
}

先拿到所有 key (keys)
循环每个 key
用 hm.get(key) 取出对应的值（籍贯）

(2) 题目 2：随机字母频率统计

需求：

定义一个字符串数组 {"A","B","C","D"}。
使用 Random 从数组中随机取字母，共取 80 次，存到 ArrayList 中。
使用 HashMap<String,Integer> 统计每个字母出现的次数。
遍历 HashMap，找出出现次数最多的数字（最大值）。
再次遍历 HashMap，输出所有出现次数等于最大值的字母。
打印格式如下：

{A=20, B=22, C=18, D=20}
22
B

提示：

containsKey(key) 方法可以判断 Map 中是否包含某个键
get(key) 方法可以获取键对应的值
entrySet() 方法返回键值对的 Set 集合，方便同时遍历键和值

package demo1;import java.util.*;public class test2 {public static void main(String[] args) {String[] arr = {"A","B","C","D"};ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();Random r = new Random();for (int i = 0; i < 80; i++) {int index = r.nextInt(arr.length);list.add(arr[index]);}HashMap<String,Integer> hm = new HashMap<>();for (String name : list) {if (hm.containsKey(name)) {   //不太理解int count = hm.get(name);   //不太理解count++;hm.put(name, count);} else{hm.put(name,1);}}System.out.println(hm);int max = 0;Set<Map.Entry<String, Integer>> entries = hm.entrySet();for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {int count = entry.getValue();if (count > max) {max = count;}}System.out.println(max);for (Map.Entry<String, Integer> entry : entries) {int count = entry.getValue();if (count == max) {System.out.println(entry.getKey());}}}
}