Java 中Map接口及其实现子类HashMap,Hashtable，Properties,TreeMap类的详解

前言：

对应的代码如下

public class Map_ {
    public static void main(String[] args) {
        //Map接口实现类的特点，使用实现类HashMap
        //1.Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：Key-Value(双列元素)
        //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HashSet一样，前面分析过源码
        //4.Map中的value可以重复
        //5.Map中的key可以为null,value也可以为null，注意key为null，只能有一个。value为null，可以有多个
        //6.常用String类作为Map的key
        Map map = new HashMap();
        map.put("no1", "张三");
        map.put("no2", "张无忌");
        map.put("no1", "张三丰");//当有相同的key时，就等价于替换
        map.put("no3", "张三丰");//k-v
        map.put(null, null); //k-v
        map.put(null, "abc");//等价替换
        map.put("no5", null);//k-v
        map.put("no4", null);
        map.put(1, "赵梅");//k-v
        map.put(new Object(), "金毛狮王");
        System.out.println(map.get(1));//赵梅
        System.out.println("map=" + map);
    }
}

输出结果如下

赵梅
map={no2=张无忌, null=abc, no1=张三丰, 1=赵梅, no4=null, no3=张三丰, no5=null, java.lang.Object@135fbaa4=金毛狮王}

Map接口特点

对应的代码如下

@SuppressWarnings({"ALL"})
public class MapSource_ {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("no1", "张三");
        map.put("no2", "张无忌");
        map.put(new Car(),new Person());

        //1.k-v 最后是HashMap$Node node = newNode(hash, key, value, null)
        //2.k-v 为了方便程序员的遍历，还会创建EntrySet集合，该集合存放的元素的类型Entry,而一个Entry
        //对象就有k,v EntrySet<Entry<K,V>> 即： transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
        //3.entryset中，定义的类型是Map.Entry,但是实际上存放的还是HashMap$Node
        //这是因为static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>
        //4.当把HashMap$Node对象，存放到entrySet就方便我们的遍历，因为Map.Entry提供了重要了方法
        //  K getKey();  V getValue();
        Set set = map.entrySet();
        System.out.println(set.getClass());//class java.util.HashMap$EntrySet
        for (Object obj : set) {
//            System.out.println(obj.getClass());//class java.util.HashMap$Node
            //为了从HashMap$Node中取出k-v
            //1.先做一个向下转型
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "-" + entry.getValue());
        }

        Set set1 = map.keySet();
        System.out.println(set1.getClass());//class java.util.HashMap$KeySet

        Collection values = map.values();
        System.out.println(values.getClass());//class java.util.HashMap$Values
    }
}
class Car{

}
class Person{

}

输出结果如下

class java.util.HashMap$EntrySet
no2-张无忌
no1-张三
[email protected]_.Person@45ee12a7
class java.util.HashMap$KeySet
class java.util.HashMap$Values

我会以代码的形式，把这些方法演示给大家

上代码：
第一个部分：

@Test
    public void test1(){
        Map map = new HashMap();
        //1.Object put(Object key,Object value):将指定的key-value添加到(或修改)当前map对象中
        //添加操作
        map.put("aa",123);
        map.put("BB",456);
        map.put("cc",78);
        //修改操作
        map.put("aa",33);
        System.out.println(map);

        //2.void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("cc",100);
        map1.put("DD",400);
        map.putAll(map1);
        System.out.println(map);

        //3.Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value
        map.remove("aa");
        System.out.println(map);
        //4.void clear():清空当前map中的所有数据
        map.clear();
        System.out.println(map);
        //size()是输出集合中元素的个数
        System.out.println(map.size());
    }

输出结果：

{aa=33, BB=456, cc=78}
{aa=33, BB=456, cc=100, DD=400}
{BB=456, cc=100, DD=400}
{}
0

第二部分：

@Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("aa",123);
        map.put("BB",456);
        map.put("cc",78);
        map.put("aa",33);
        //5.Object get(Object key)：获取指定key对应的value
        Object aa = map.get("aa");
        System.out.println(aa);

        //6.boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
        boolean aa1 = map.containsKey("aa");
        System.out.println(aa1);

        //7.int size():map中key-value的个数
        System.out.println(map.size());

        //8.boolean isEmpty():判断当前map是否为空
        boolean empty = map.isEmpty();
        System.out.println(empty);

        //9.boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
        Map map1 = new HashMap();
        map1.put("aa",123);
        map1.put("BB",456);
        map1.put("cc",78);
        map1.put("aa",33);
        boolean ss = map.equals(map1);
        System.out.println(ss);
    }

输出结果：

33
true
3
false
true

第三部分：

@Test
    public void test3(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("aa",123);
        map.put("BB",456);
        map.put("cc",78);
        //遍历操作
        //10.Set keySet():返回所有key构成的set集合
        Set set = map.keySet();
        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println("****************");
        //11.Collection values():返回所有value构成的Collection集合
        Collection values = map.values();
        for(Object obj:values){
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println("***********************");
        //12.Set entrySet():返回所有key-value对构成的Set集合
        //遍历方法一：
        Set set1 = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = set1.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            //entrySet集合中的元素都是entry
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey()+"=="+entry.getValue());
        }
        System.out.println("----------");
        //方法二：
        Set set2 = map.keySet();
        Iterator iterator2 = set2.iterator();
        while (iterator2.hasNext()){
            Object next = iterator2.next();
            Object obj = map.get(next);
            System.out.println(next +"="+obj);
        }
    }

输出结果：

aa
BB
cc
****************
123
456
78
***********************
aa==123
BB==456
cc==78
----------
aa=123
BB=456
cc=78

Map的六大遍历方式，代码如下

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapFor {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("aa", 11);
        map.put("bb", 22);
        map.put("cc", 33);
        map.put("dd", 44);
        map.put("ee", 55);

        //第一组：先取出所有的key，通过key取出对应的value
        Set keySet = map.keySet();
        //(1)增强for循环
        System.out.println("-----------第一种方式-----------");
        for (Object key : keySet) {
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }
        //(2)迭代器
        System.out.println("-----------第二种方式-----------");
        Iterator iterator = keySet.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object key = iterator.next();
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }

        //第二组，把所有的values取出
        Collection values = map.values();
        //这里可以使用所有的Collections使用的遍历方式
        //(1) 增强for循环
        System.out.println("----取出所有的value 使用增强for----");
        for (Object value : values) {
            System.out.println(value);
        }

        //(2)使用迭代器
        System.out.println("----取出所有的value 使用迭代器----");
        Iterator iterator1 = values.iterator();
        while (iterator1.hasNext()) {
            Object next = iterator1.next();
            System.out.println(next);
        }

        //第三组：通过EntrySet 来获取k-v
        Set entrySet = map.entrySet(); //EntrySet<Map.Entry<K,V>>
        //(1)增强for
        System.out.println("-----使用EntrySet 的 增强for循环(第三种)-----");
        for (Object entry : entrySet) {
            //将entry 转成Map.Entry
            Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
        }
        //(2)迭代器
        System.out.println("-----使用EntrySet 的 增强for循环(第4种)-----");
        Iterator iterator2 = entrySet.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object next = iterator2.next();
//            System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node 实现了Map.Entry(getKey,getValue)
            //向下转型HashMap$Node
            Map.Entry m = (Map.Entry) next;
            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
        }
    }
}

输出结果如下

-----------第一种方式-----------
aa-11
bb-22
cc-33
dd-44
ee-55
-----------第二种方式-----------
aa-11
bb-22
cc-33
dd-44
ee-55
----取出所有的value 使用增强for----
11
22
33
44
55
----取出所有的value 使用迭代器----
11
22
33
44
55
-----使用EntrySet 的 增强for循环(第三种)-----
aa-11
bb-22
cc-33
dd-44
ee-55
-----使用EntrySet 的 增强for循环(第4种)-----
aa-11
bb-22
cc-33
dd-44
ee-55

HashMap小结

下面是HashMap底层机制和源码剖析

具体源码分析如下

public class HashMapSource1 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("java", 10);
        map.put("php", 10);
        map.put("java", 20);
        System.out.println("map=" + map);

        //解读HashMap源码
        //1.执行构造器new HashMap()
        //初始化加载因子loadFactor=0.75
        //HashMap$Node[] table=null
        /*
         //2.执行put 调用hash方法，计算key的hash值(h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
        public V put(K key, V value) {k="java",v=10
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }
           3.执行putVal
           final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                           boolean evict) {
                Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//辅助变量
                //如果底层的table数组为空，或者length=0,就扩容到16
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;
                //取出hash值对应的table的索引位置的Node，如果为null，就直接把加入的k-v
                //创建成一个Node，加入该位置即可
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                else {
                    Node<K,V> e; K k;//辅助变量
                    //如果table的索引位置的key的hash值和新的key的hash值相同，
                    //并且满足(现有的结点的key和准备添加的key是同一个对象||equals返回真)
                    //就认为不能加入新的k-v
                    if (p.hash == hash &&
                        ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;
                    else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的table的已有的Node，是红黑树，就按照红黑树的方式处理
                        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                    else {
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环
                            if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表没有，没有和他相同,就加到链表的最后
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                //加入后判断当前链表的数目 是否已经到达8个，到8个后，就调用treeifyBin
                                //进行红黑树的转换
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                    treeifyBin(tab, hash);
                                break;
                            }
                            if (e.hash == hash &&//如果在循环条件过程中，发现有相同，就break，就只是替换value
                                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                                break;
                            p = e;
                        }
                    }
                    if (e != null) { // existing mapping for key
                        V oldValue = e.value;
                        if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                            e.value = value;//替换，key对应的值
                        afterNodeAccess(e);
                        return oldValue;
                    }
                }
                ++modCount;//每增加一个Node,就size++
                if (++size > threshold)//如果size大于临界值就扩容
                    resize();
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }

            5.关于树化(转成红黑树)
            //如果table为null，或者大小还没有到64，暂时不树化，而是进行扩容
            //否则才会真正的树化
            if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
            resize();
         */

    }
}

Hashtable底层源码分析如下

Hashtable分析源码如下

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashTableExercise {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable table = new Hashtable();
//        table.put(null, 100);//异常 NullPointerException
//        table.put("john", null);//异常 NullPointerException
        table.put("john", 100);//ok
        table.put("lucy", 100);//ok
        table.put("lic", 100);//ok
        table.put("lic", 88);//ok
        table.put("hello1", 1);
        table.put("hello2", 2);
        table.put("hello3", 3);
        table.put("hello4", 4);
        table.put("hello5", 5);
        table.put("hello6", 6);
        table.put("hello7", 7);
        System.out.println(table);

        //简单说明一下 Hashtable的底层
        //1.底层有数组Hashtable$Entry[] 初始化为11
        //2、临界值 threshold 8 =11*0.75
        //3、扩容:按照自己的扩容机制来进行即可
        //4、执行方法 addEntry(hash, key, value, index); 添加K-V 封装到Entry
        //5、当if(count>=threshold)满足时，就进行扩容 
        //6、 int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1; 扩容到原来的2倍+1

    }
}

下面是HashMap和Hashtable的一个对比

Properties类的详解

对应的代码如下

package com.map_;

import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
import java.util.Properties;

/**
 * @author ly
 * @version 1.0
 */
public class Properties_ {
    public static void main(String[] args) {
        //1.Properties 继承了 Hashtable
        //2.可以通过k-v 存放数据，当然key 和 value不能为null
        Properties properties = new Properties();
//        properties.put(null, 100);//抛出空指针异常
//        properties.put("abc", null);// 抛出空指针异常
        properties.put("john", 100);//k-v
        properties.put("lucy", 100);//k-v
        properties.put("lic", 100);//k-v
        properties.put("lic", 88);//k-v 如果有相同的key，value被替换
        System.out.println("properties=" + properties);

        //通过k，获取对应的值
        System.out.println(properties.get("lic"));//88

        //删除
        properties.remove("lic");
        System.out.println("properties=" + properties);

        //修改
        properties.put("john", "约翰");
        System.out.println("properties=" + properties);
    }
}

输出结果如下

properties={john=100, lic=88, lucy=100}
88
properties={john=100, lucy=100}
properties={john=约翰, lucy=100}

总结

TreeMap类的详解，并且可以实现key的排序

public class TreeMap_ {
    public static void main(String[] args) {
        //使用默认的构造器，创建TreeMap,是无序的(也没有排序)
        /*
             要求：按照传入的key的字符串的大小进行排序
         */
//        TreeMap treeMap = new TreeMap();
        TreeMap treeMap = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                //按照传入的key的字符串的大小进行排序 ，从小到大排序
//                return ((String) o1).compareTo((String) o2);
                //按照传入的key的字符串的大小进行排序 ，从大到小排序
//                return ((String) o1).compareTo((String) o2);
                //按照key的字符串的长度 从小到大排序
                return ((String) o1).length() - ((String) o2).length();
            }
        });
        treeMap.put("jack", "杰克");
        treeMap.put("tom", "汤姆");
        treeMap.put("kristina", "克瑞斯提诺");
        treeMap.put("smith", "史密斯");
        System.out.println(treeMap);

        //解读源码
        /*
            1.构造器，把传入的实现了Comparator接口的匿名内部类(对象)，传给了TreeMap的comparator
            public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
                this.comparator = comparator;
            }
            2.调用put方法
            2.1第一次添加，把k-v封装到Entry对象，放入到root
            Entry<K,V> t = root;
            if (t == null) {
                compare(key, key); // type (and possibly null) check

                root = new Entry<>(key, value, null);
                size = 1;
                modCount++;
                return null;
            }
            2.2以后添加
            Comparator<? super K> cpr = comparator;
            if (cpr != null) {
                do {
                    parent = t;
                    cmp = cpr.compare(key, t.key);//动态绑定到我们的匿名内部类的compare
                    if (cmp < 0)
                        t = t.left;
                    else if (cmp > 0)
                        t = t.right;
                    else //如果我们遍历过程中，发现准备添加的key，和当前已有的key相等，就不添加
                        return t.setValue(value);
                } while (t != null);
            }
         */
    }
}

输出结果如下

{tom=汤姆, jack=杰克, smith=史密斯, kristina=克瑞斯提诺}