一文帶你弄清Map集合及其實現(xiàn)類
Map接口的一些重要方法：
V get(Object key)：返回與指定鍵相關(guān)聯(lián)的值，如果不存在則返回null。 V put(K key, V value)：將指定的鍵值對存儲到Map中，如果鍵已經(jīng)存在，則替換對應(yīng)的值，并返回之前與該鍵相關(guān)聯(lián)的值；如果鍵不存在，則直接添加鍵值對，并返回null。 V remove(Object key)：從Map中刪除指定鍵的映射關(guān)系，并返回與該鍵相關(guān)聯(lián)的值，如果鍵不存在，則返回null。 boolean containsKey(Object key)：檢查Map是否包含指定的鍵，如果存在則返回true，否則返回false。 boolean containsValue(Object value)：檢查Map是否包含指定的值，如果存在則返回true，否則返回false。 int size()：返回Map中鍵值對的數(shù)量。 boolean isEmpty()：檢查Map是否為空，如果為空則返回true，否則返回false。 void clear()：清空Map中的所有鍵值對。 Set keySet()：返回Map中所有鍵的集合。 Collection values()：返回Map中所有值的集合。 Set<Map.Entry<K, V>> entrySet()：返回Map中所有鍵值對的集合。
常見的實現(xiàn)Map接口的類有：
- HashMap：基于哈希表實現(xiàn)，提供快速的鍵值查找和插入操作。不保證鍵值對的順序。
- LinkedHashMap：基于哈希表和雙向鏈表實現(xiàn)，保留插入順序或訪問順序（可以通過構(gòu)造函數(shù)參數(shù)指定）。
- TreeMap：基于紅黑樹實現(xiàn)，按照鍵的自然順序或者指定的比較器進行排序。
- Hashtable：早期的實現(xiàn)類，線程安全但效率較低。已經(jīng)被HashMap取代。
HashMap詳細介紹
HashMap是Java中的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于存儲鍵值對。它實現(xiàn)了Map接口，允許我們使用一個特定的鍵來訪問與之關(guān)聯(lián)的值。
HashMap的實現(xiàn)基于哈希表。在哈希表中，每個元素都有一個唯一的索引（哈希碼），這個索引可以用來查找對應(yīng)的值。當(dāng)我們向HashMap中添加一個新元素時，它會先計算該元素的哈希碼，并將其插入到對應(yīng)位置上。
以下是HashMap類的主要方法：
put(key, value)：將指定的鍵和值添加到Map中。 get(key)：返回指定鍵所映射的值。 remove(key)：從Map中刪除指定鍵及其關(guān)聯(lián)的值。 containsKey(key)：判斷Map是否包含指定鍵。 keySet()：返回Map中所有鍵組成的Set集合。
需要注意的幾點是：
- HashMap允許使用null作為key和value。
- 如果多個元素映射到同一個索引位置上，則會產(chǎn)生沖突。HashMap采用鏈?zhǔn)酱鎯?/strong>解決沖突問題，即在相應(yīng)位置上維護一個鏈表，將具有相同索引位置的元素串起來。這樣，在查找時只需遍歷相應(yīng)鏈表即可。 在處理大量數(shù)據(jù)時，由于哈希碰撞可能會影響性能，因此我們需要選擇一個合適的哈希函數(shù)來減少碰撞的可能性。
- HashMap不是線程安全的，如果在多線程環(huán)境下使用HashMap，需要進行額外的同步操作。同時Java也提供了線程安全的ConcurrentHashMap類。
JDK.17和JDK1.8的HashMap有什么區(qū)別
JDK 1.7和JDK 1.8都提供了HashMap類，但是它們的實現(xiàn)方式有所不同。下面對這兩個版本的HashMap做一個詳細的介紹：
JDK 1.7的HashMap
JDK 1.7的HashMap是基于數(shù)組和鏈表組合實現(xiàn)的。HashMap中的每個元素都是一個Entry對象，其中包含了一個key-value對和next指針。當(dāng)我們往HashMap中添加元素時，程序會根據(jù)key的hashCode值計算出元素在數(shù)組中的位置，如果該位置還沒有存放任何元素，那么直接將新元素放入該位置即可。如果該位置已經(jīng)存在其他元素，那么它們會被當(dāng)作一個鏈表存放在該位置上，新元素會被插入到鏈表的尾部。當(dāng)遍歷HashMap時，程序會首先根據(jù)key的hashCode值確定該元素在數(shù)組中的位置，然后遍歷該位置上的鏈表，找到對應(yīng)的Entry對象。
但是，JDK 1.7的HashMap存在一個很嚴(yán)重的問題，就是在多線程環(huán)境下，如果多個線程對HashMap進行并發(fā)修改，可能會導(dǎo)致鏈表成環(huán)形而死循環(huán)，從而引發(fā)程序崩潰。因此，在JDK 1.7中，如果需要在多線程下使用HashMap，我們必須手動實現(xiàn)同步機制。
JDK 1.8的HashMap
JDK 1.8的HashMap也是基于數(shù)組和鏈表組合實現(xiàn)的，但是在實現(xiàn)方式上有了較大的改進。JDK 1.8的HashMap采用了紅黑樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來代替鏈表，這樣可以保證在大量元素存儲時，當(dāng)鏈表長度超過一定閾值時，將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹，從而提高查找、添加和刪除操作的效率。
同時，JDK 1.8的HashMap還針對并發(fā)修改問題進行了優(yōu)化。它使用了一種叫做**“分段鎖”**的機制來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的同步鎖，將一個大的HashMap切分成多個小的HashMap，每個小的HashMap都由一個獨立的鎖進行控制，這樣多個線程對不同的小HashMap進行修改時，就不會發(fā)生死循環(huán)的情況了。
除此之外，JDK 1.8的HashMap還引入了一些新的方法，例如forEach()、replaceAll()等，以便我們更加方便地操作HashMap中的元素。此外，JDK 1.8的HashMap對JDK 1.7的問題進行了修復(fù)和優(yōu)化，因此在實際使用中，推薦盡量使用JDK 1.8的HashMap。
TreeMap詳細介紹
TreeMap是Java中的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它實現(xiàn)了NavigableMap接口，而NavigableMap接口又繼承了SortedMap接口，它能夠根據(jù)鍵值進行排序，并且基于紅黑樹實現(xiàn)。因此，它保證了插入、刪除和查找操作的時間復(fù)雜度均為O(logN)。
以下是TreeMap的幾個特性：
有序性：TreeMap會根據(jù)鍵的自然順序或者指定的比較器對鍵進行排序，并保持有序狀態(tài)。在插入、刪除和查詢操作時，TreeMap會保持鍵的有序性。
唯一鍵：TreeMap的鍵是唯一的，不允許重復(fù)的鍵。如果添加的鍵已經(jīng)存在，則新值將替代舊值。
快速插入、刪除和查詢：TreeMap基于紅黑樹實現(xiàn)，具有快速的插入、刪除和查詢操作。平均情況下，這些操作的時間復(fù)雜度是O(logN)，其中N表示鍵值對的數(shù)量。
線程不安全：TreeMap不是線程安全的，如果多個線程同時訪問一個TreeMap對象并進行修改操作，可能會導(dǎo)致不確定的結(jié)果。如果需要在多線程環(huán)境下使用Map，可以考慮使用ConcurrentSkipListMap或通過synchronized關(guān)鍵字保證線程安全。
允許null鍵（僅限于沒有指定比較器時）：TreeMap允許存儲null鍵。但是需要注意的是，如果在創(chuàng)建TreeMap時指定了比較器，則不允許null鍵。
我們在使用時需要注意以下幾點：
- TreeMap允許使用null作為value，但不允許使用null作為key。如果嘗試存儲null作為key，則會拋出NullPointerException異常。
- TreeMap默認(rèn)情況下按照升序排列元素。如果需要改變排序方式，則可以通過提供自定義比較器來實現(xiàn)。例如，我們可以創(chuàng)建一個按照字符串長度降序排列元素的TreeMap：
Map<String, Integer> map = new TreeMap<>((o1, o2) -> o2.length() - o1.length());
- 和HashMap一樣，TreeMap也不是線程安全的。如果在多線程環(huán)境下使用TreeMap，需要進行額外的同步操作。同時Java也提供了線程安全的ConcurrentSkipListMap類。
到此這篇關(guān)于一文帶你弄清Map集合及其實現(xiàn)類的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Map集合及實現(xiàn)類內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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