Map接口继承树：

Map接口概述：

• Map 与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据：key-value。
• Map 中的 key 和 value 都可以是任何引用类型的数据。
• Map 中的 key 用 Set 来存放，不允许重复，即同一个Map 对象所对应的类，须重写 hashCode() 和 equals() 方法。
• 常用 String 类作为Map的 “键”。
• key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value。
• Map 接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。

Map的实现类的结构：

|----Map:双列数据，存储key-value对的数据   ---类似于高中的函数：y = f(x)
	|----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
		|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。

		原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
		对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。

	|----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序
		底层使用红黑树

	|----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
		|----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

HashMap的底层：数组+链表  （jdk7及之前）

数组+链表+红黑树 （jdk 8）

Map结构的理解：

• Map中的key：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key —–> key所在的类要重写equals() 和 hashCode() 【以HashMap为例】。
• Map中的value：无序的、不可重复的，使用Collection存储所有的value —–> value所在的类要重写equals()。
• 一个键值对：key–value 构成了一个 Entry 对象。
• Map 中的entry：无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry。

HashMap的底层实现原理【以jdk7为例】

		HashMap map = new HashMap();
	在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
	...可能已经执行过多次put...
	
	map.put(key1,value1):
	首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到Entry数组中的存放位置。
	如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。-----情况1
	如果此位置上的数据不为空，（意味着此位置上存在一个或多个数据（以链表形式存在）），比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值:
	如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。-----情况2
	如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值相同，将要进一步比较，调用key1所在类的equnls(key2)方法进行比较:
		如果equals()返回false：此时key1和value1添加成功。-----情况3
		如果equals()返回true：使用value1替换value2。
		
补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

在不断添加的过程中，会涉及到数组的扩容问题，当超出临界值（且要存放的位置非空）时扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据赋值过来。

JDK8相较于JDK7在底层实现方面的不同：
	1：new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组。
	2：JDK8 底层采用的数组是Node[]，而非Entry[]。
	3：首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组。
	4：JDK7底层结构只有：数组+链表。	JDK8底层结构：数组+链表+红黑树。
		4.1：形成链表时，七上八下（JDK7：新的元素指向指向旧的元素。JDK8:旧的元素指向新的元素）
		4.2：当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组长度 > 64 时，此时索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储。
		
		

HashMap源码中的重要常量：

• DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
• MAXIMUM_CAPACITY ： HashMap的最大支持容量，2^30
• DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子
• TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树
• UNTREEIFY_THRESHOLD：Bucket中红黑树存储的Node小于该默认值，转化为链表
• MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量。（当桶中Node的数量大到需要变红黑树时，若hash表容量小于MIN_TREEIFY_CAPACITY时，此时应执行resize扩容操作这个MIN_TREEIFY_CAPACITY的值至少是TREEIFY_THRESHOLD的4倍。）
• table：存储元素的数组，总是2的n次幂
• entrySet：存储具体元素的集
• size：HashMap中存储的键值对的数量
• modCount：HashMap扩容和结构改变的次数。
• threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子
• loadFactor：填充因子

LinkedHashMap:

• LinkedHashMap 是 HashMap 的子类。
• 在HashMap 存储结构的基础上，使用了一对双向链表来记录添加元素的顺序。
• 与LinkedHashSet 类似，LinkedHashMap 可以维护 Map 的迭代顺序：迭代顺序与 Key-Value 对的插入顺序一致。

HashMap与LinkedHashMap的底层源码比较：

--------------HashMap底层源码：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
	final int hash;
	final K key;
	V value;
	Node<K,V> next; 
}
--------------LinkeHashMap底层源码：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
	Entry<K,V> before, after;
	Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
		super(hash, key, value, next);
	} 
}

Map常用方法：

 添加、删除、修改操作：
 Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
 void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
 Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
 void clear()：清空当前map中的所有数据
 
 元素查询的操作：
 Object get(Object key)：获取指定key对应的value
 boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
 boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
 int size()：返回map中key-value对的个数
 boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
 boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
 
 元视图操作的方法：
 Set keySet()：返回所有key构成的Set集合
 Collection values()：返回所有value构成的Collection集合
 Set entrySet()：返回所有key-value对构成的Set集合

// 添加 删除 修改
public void test3(){
    Map map = new HashMap();
    //添加
    map.put("AA",123);
    map.put(45,123);
    map.put("BB",56);
    //修改
    map.put("AA",87);

    System.out.println(map);

    Map map1 = new HashMap();
    map1.put("CC",123);
    map1.put("DD",123);

    map.putAll(map1);

    System.out.println(map);

    //remove(Object key)
    Object value = map.remove("CC");
    System.out.println(value);
    System.out.println(map);

    //clear()
    map.clear();//与map = null操作不同
    System.out.println(map.size());
    System.out.println(map);
}

// 查询
   public void test4(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,123);
        map.put("BB",56);
        // Object get(Object key)
        System.out.println(map.get(45));
        //containsKey(Object key)
        boolean isExist = map.containsKey("BB");
        System.out.println(isExist);

        isExist = map.containsValue(123);
        System.out.println(isExist);

        map.clear();

        System.out.println(map.isEmpty());

    }
    
 // 元视图：俗称遍历。   
    public void test5(){
        Map map = new HashMap();
        map.put("AA",123);
        map.put(45,1234);
        map.put("BB",56);

        //遍历所有的key集：keySet()
        Set set = map.keySet();
            Iterator iterator = set.iterator();
            while(iterator.hasNext()){
                System.out.println(iterator.next());
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的value集：values()
        Collection values = map.values();
        for(Object obj : values){
            System.out.println(obj);
        }
        System.out.println();
        //遍历所有的key-value
        //方式一：entrySet()
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.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();
        //方式二：
        Set keySet = map.keySet();
        Iterator iterator2 = keySet.iterator();
        while(iterator2.hasNext()){
            Object key = iterator2.next();
            Object value = map.get(key);
            System.out.println(key + "=====" + value);

        }

    }    

TreeMap:

• TreeMap存储 Key-value对时，需要根据 key-value对进行排序。TreeMap 可以保证所有的 Key-Value 对处于有序状态。
• TreeSet底层使用红黑树结构存储数据。
• TreeMap的key排序：
  • 自然排序：TreeMap 的所有Key必须实现 Comparable 接口，而且所有的 Key 应该是同一个类的对象，否则将会抛出 ClassCastException。
  • 定制排序：创建 TreeMap 时,传入一个Comparator 对象，该对象负责对 TreeMap 中的所有 key 进行排序。此时不需要 Map 的 key 实现 Comparable 接口。
• TreeMap判断两个key相等的标准：两个key通过 commparTo() 方法或者compare() 方法返回0。

Demo：

public class TreeMapTest {

    //向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类创建的对象
    //因为要按照key进行排序：自然排序 、定制排序
    //自然排序
    @Test
    public void test1(){
        TreeMap map = new TreeMap();
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);
    
        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);
    
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
    
        }
    }
    
    //定制排序
    @Test
    public void test2(){
        TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                if(o1 instanceof User && o2 instanceof User){
                    User u1 = (User)o1;
                    User u2 = (User)o2;
                    return Integer.compare(u1.getAge(),u2.getAge());
                }
                throw new RuntimeException("输入的类型不匹配！");
            }
        });
        User u1 = new User("Tom",23);
        User u2 = new User("Jerry",32);
        User u3 = new User("Jack",20);
        User u4 = new User("Rose",18);
    
        map.put(u1,98);
        map.put(u2,89);
        map.put(u3,76);
        map.put(u4,100);
    
        Set entrySet = map.entrySet();
        Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
        while (iterator1.hasNext()){
            Object obj = iterator1.next();
            Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
            System.out.println(entry.getKey() + "---->" + entry.getValue());
    
        }
    }


}

Hashtable：

• Hashtable 是个古老的 Map 实现类，JDK1.0就提供了。不同于HashMap，Hashtable是线程安全的。
• Hashtable 实现原理和 HashMap 相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，很多情况下可以户用。
• 与HashMap不同，Hashtable 不允许使用 null 作为 key 和value。
• 与HashMap一样，Hashtable 也不能保证其中 key-value 对的顺序。
• Hashtable 判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap一致。

Properties：

• Properties 类是 Hashtable 的子类，该对象用于处理属性文件。
• 由于属性文件里的 key、value 都是字符串类型，所以 Properties 里的 key 和 value 都是字符串类型。
• 存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法。

Demo

Properties pros = new Properties();
pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));
String user = pros.getProperty("user");
System.out.println(user);

Collections工具类：

• Collections 是一个操作 Set、List 和 Map 等集合的工具类。

• Collections 中提供了一系列静态的方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了对集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法。

• 排序操作：（均为static方法）

  reverse(List)：反转 List 中元素的顺序

  shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序

  sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序

  sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序

  swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

Demo

public class CollectionsTest {

/*
reverse(List)：反转 List 中元素的顺序
shuffle(List)：对 List 集合元素进行随机排序
sort(List)：根据元素的自然顺序对指定 List 集合元素按升序排序
sort(List，Comparator)：根据指定的 Comparator 产生的顺序对 List 集合元素进行排序
swap(List，int， int)：将指定 list 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换

Object max(Collection)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素
Object max(Collection，Comparator)：根据 Comparator 指定的顺序，返回给定集合中的最大元素
Object min(Collection)
Object min(Collection，Comparator)
int frequency(Collection，Object)：返回指定集合中指定元素的出现次数
void copy(List dest,List src)：将src中的内容复制到dest中
boolean replaceAll(List list，Object oldVal，Object newVal)：使用新值替换 List 对象的所有旧值

 */
    @Test
    public void test2(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);

        //报异常：IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")

//        List dest = new ArrayList();
//        Collections.copy(dest,list);
        //正确的：
        List dest = Arrays.asList(new Object[list.size()]);
        System.out.println(dest.size());//list.size();
        Collections.copy(dest,list);

        System.out.println(dest);


        /*
        Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，
        该方法可使将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决
        多线程并发访问集合时的线程安全问题
    
         */
        //返回的list1即为线程安全的List
        List list1 = Collections.synchronizedList(list);


    }
    
    @Test
    public void test1(){
        List list = new ArrayList();
        list.add(123);
        list.add(43);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(765);
        list.add(-97);
        list.add(0);
    
        System.out.println(list);

//        Collections.reverse(list);
//        Collections.shuffle(list);
//        Collections.sort(list);
//        Collections.swap(list,1,2);
        int frequency = Collections.frequency(list, 123);

        System.out.println(list);
        System.out.println(frequency);
    
    }

}

---

2021-04-18