复习12：Map

集合：Map

Map是什么

特殊的集合接口

Map的特点

• Map中的元素被称为键值对（key-value），一个key对应一个value，例如电话簿中每一个名字对应一个电话号码（key不可重复，value可重复）

  • key：Set组成
  • value：List组成

• 底层实现是散列表，即数组+链表（List+Set）+[树]

Map的实现类和子接口

• HashMap：线程不安全，无序，key不可重复（不可重复的原理与HashSet相同）
  • Hashtable：线程安全，类似StringBuffer、Vector
• SortedMap
  • TreeMap：可排序（原理与TreeSet相同），对key进行排序
• LinkedHashMap

TreeMap排序时，若选择传入构造器Comparator，则构造器的泛型类型必须与key的泛型类型一致

Map的迭代

• Map不能使用迭代器（没有实现Iterable接口）
• **！！！**遍历key：Set keySet()

package demo;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Demo1<E> {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
		map.put("1","a");
		map.put("2","b");
		map.put("3","c");
		map.put("4","d");
		//返回key的set集合
		Set<String> keys = map.keySet();
		for(String set : keys) {
			System.out.println(set+"="+map.get(set));
		}
	}
}

• 遍历value：Collection values()

package demo;

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

public class Demo1<E> {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
		map.put("1","a");
		map.put("2","b");
		map.put("3","c");
		map.put("4","d");
		
		Collection<String> values = map.values();
		for(String str : values) {
			System.out.println(str);
		}
	}
}
 

无法通过value得到key，所以这种方式的遍历只能获得Map的value

• **！！！**遍历key-value：Set< Entry<k,v> > entrySet()

package demo;

import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
import java.util.Set;

public class Demo1<E> {
	public static void main(String[] args) {
		Map<String,String> map = new HashMap<String,String>();
		map.put("1","a");
		map.put("2","b");
		map.put("3","c");
		map.put("4","d");
		
		Set<Entry<String,String>> entrys = map.entrySet();
		for(Entry<String,String> entry : entrys) {
			System.out.println(entry);
		}
		
	}
}
 

Entry<k,v>是Map的一个内部类

Map的API

• put(key,value)：添加新的键值对（hashCode()根据key计算位置）
  • 可能会出现的两种情况：
    • key不同，hashCode()的计算结果相同：链表方式存储，原来的元素向后推
    • key值相同：新的键值对覆盖原来的键值对

注意1（重要）：key和value可以为null

注意2：HashSet：新元素不会替换旧元素

• get(key)：通过key获得对应的value
• remove(key)：通过key删除整个键值对，返回被删除的value
  • 如果查询不到键值对，返回null
• contains…(…)：
  • containsKey(key)
  • containsValue(value)
• isEmpty()
• putAll(Map map)

HashMap

HashMap的底层实现

数组+单向链表+红黑树

• 当链表中的数量超过8个时，链表转换为红黑树，所以如果哈希冲突（不同元素的hashCode()得到相同的结果）多的话，数组的元素将会是红黑树

HashMap的长度与扩容方式

• HashMap的初始长度：16
• HashMap的加载因子：0.75
  • 加载因子：当Map中的键值对数量达到长度的0.75时，Map自动扩容（Hashtable相同）
• HashMap的扩容方式：old*2
  • 例如，Map的初始长度为16，当Map中的键值对个数达到12个时，Map的长度自动扩容为32

选择加载因子为0.75的原因：

• HashMap扩容时，键值对的位置都要进行重新计算
• 新插入的键值对的位置也要进行计算，当剩余空间太小时，计算所需时间会变长

综合考虑以上两点，当加载因子为0.75时，效率比较高

• Hashtable的初始长度：11

• Hashtable的加载因子：0.75

• Hashtable的扩容方式：old*2+1

Set的初始长度、加载因子、扩容方式都与Map相同

LinkedHashMap

LinkedHashMap是什么

LinkedList与HashMap的结合，底层仍然是HashMap

LinkedHashMap的实现

双向链表+散列表

LinkedHashMap的特点

• key不可重复
• 有序（有序指元素的顺序与添加的先后顺序一致，并非是排序）
• 节点多了before和after属性(对应LinkedList的provious和next)

Map实现类的对比

	HashMap	Hashtable	LinkedHashMap	TreeMap
元素排序	无序	无序	加入顺序	字典顺序
元素	key和value可以为null	不接受null	key和value可以为null	仅接受value为null
底层实现	数组+单向链表+红黑树	数组+链表	散列表+双向链表	红黑树
线程安全	非synchronized	synchronized	非synchronized	非synchronized
线程同步	不同步	同步	不同步	不同步
效率	高	低
默认长度	16	11
加载因子	0.75	0.75
扩容方式	old*2	old*2+1

扩展：ConcurrentHashMap

出现原因

HashMap线程不安全，Hashtable性能不好

底层实现

由16个segment组成，每个sgment都是线程安全的HashMap（锁分段技术）

• 将数据分成一段一段（segment）地存储，然后给每个数据段配一把锁，当一个线程占用锁访问其中某个数据段时，其它数据段的数据也能被其它线程访问

上述实现是基于JDK1.7，在JDK1.8中ConcurrentHashMap完全是在HashMap的基础上进行加锁

特点

• 对segment的改写操作，不影响其它segment的使用
  • 理想情况下，最多支持6个线程并发修改segment，这16个线程分别访问不同的segment
• segment加锁时，所以读线程是不会受到阻塞的

使用场景

高并发

方法的实现原理

• get()：不加锁，先定位到segment，然后再找到头结点进行读取操作。因为value是volatile变量，所以可以保证在竞争条件时读取到最新的值，如果读到的value是null，则数据可能正在被修改，那么就调用方法ReadValueUnderLock()，加锁保证读到的数据是正确的。
• Put()：加锁，一律添加到hash链的头部
• Remove()：加锁，由于next是final类型不可改变，所以必须把删除的节点之前的节点都复制一遍。

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