Map接口以及Collections工具类

1.Map接口概述

1.1 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；可以存储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对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap因为在原有的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，/----TreeMap:可以按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历，此时是按照key进行自然排序和定制排序，底层使用的红黑树/----Hashtable:作为Map的古老实现类，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(jdk8及以后）面试题：
1.HashMap的底层实现原理？
2.HashMap和Hashtable的区别？
3.CurrentHashMap和HashTable的区别？(暂时不讲)

1.2 Map中存储的key-value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–>如果要往Map中存放自定义的类的对象，key所在的类要重写equals()和hashCode()方法(以HashMap为例)
• Map中的value：无序的、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

要求：

1.3 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()方法计算key1的哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在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，意味着此位之上存在一个或多个（以链表形式存在）数据，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，此时的key1-value1添加成功。---情况2如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals()方法，比较：如果equals()返回false：此时的key1-value1添加成功。---情况3如果equals()返回true：此时使用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
在不断地添加过程中，会涉及到扩容问题，默认扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来
JDK8与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的底层数组是: 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中底层结构：数组+链表+红黑树。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 且当前数组的长度 > 64时，
此时此索引位置上的所有数据改为使用红黑树存储(遍历效率高)
4.1 形成链表时，七上八下(JDK7:新的元素指向旧的元素，即头插。jdk8：旧的元素指向新的元素，即尾插)

面试题:负载因子值的大小,对HashMap有什么影响？
负教因子的大小决定了HashMap的数据密度。
负载因子越小，就越容易触发扩容，数据密度也越小，意味着发生碰撞的几率越小，数组中的链表也就越短，查询和插入时比较的次数也越小，性能会更高。但是会浪费一定的内容空间。而且经常扩容也会影响性能，建议初始化预设大一点的空间。
按照其他语言的参考及研究经验，会考虑将负载因子设置为0.7~0.75，此时平均检索长度接近于常数。

1.4 Map接口的常用方法

1.简单的添加、删除、比较等方法

import java.util.*;public class Test {public static void main(String[] args) {HashMap map = new HashMap();//1. 添加：Object put(Object key, Object value):将制定key-value添加到(或修改)当前map对象map.put("AA",123);map.put(45,123);map.put("BB",56);//2. 修改map.put("AA",87);System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}HashMap map1 = new HashMap();map1.put("CC", 123);//void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中map.putAll(map1);System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, CC=123, 45=123}//3. 删除：Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回valueObject o = map.remove("CC");System.out.println(o);//123System.out.println(map);//{AA=87, BB=56, 45=123}//4. 清空：void clear(map)清空当前map中的数据map1.clear();System.out.println(map1);//{}//5. Object get(Object key):获取指定key的value值,如果key不存在，则返回nullObject o1 = map.get(45);System.out.println(o1);//123//6. boolean containsKey(Object key):是否包含指定的keySystem.out.println(map.containsKey("AA"));//true//7. boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value，如果有两个相同的value，只要找到一个就返回trueSystem.out.println(map.containsValue(456));//false//8. int size():返回map中key-value对的个数System.out.println(map.size());//3//9. boolean isEmpty():判断当前map是否为空System.out.println(map.isEmpty());//false//10. boolean equals(Object obj): 判断当前map和参数对象obj是否相等，System.out.println(map.equals(o1));//false,两个同样的map，里边的key和value也都一样，比较结果即为true}}

2. map的遍历(keySet()、values()、entrySet())，可以取出每个key和value

package junit;
import org.junit.jupiter.api.Test;import java.sql.SQLOutput;
import java.util.*;public class Test01 {@Testpublic void test(){HashMap<Object,Object> map = new HashMap<>();map.put("AA",123);map.put(45,123);map.put("BB",56);//1. 遍历所有的key集：keySet()Set<Object> set = map.keySet();Iterator<Object> ite = set.iterator();while (ite.hasNext()){System.out.println(ite.next());}//2.遍历所有的value集：values()Collection<Object> coll = map.values();for (Object obj: coll) {System.out.println(obj);}//此处可以使用增强for循环或者迭代器//3. 遍历所有的key-value 方法1(用entrySet()方法)Set set1 = map.entrySet();Iterator iterator = set1.iterator();while (iterator.hasNext()){Object obj = iterator.next();Map.Entry entry = (Map.Entry)obj;//将Object类型强转为entry类型，为了使用get方法System.out.println(entry.getKey() + "==" + entry.getValue());}//4. 遍历所有的key-value 方法2(先使用keySet()方法得到key，然后用map.get()方法)Set<Object> set2  = map.keySet();Iterator<Object> ite1 = set2.iterator();//set是所有key的集合while (ite1.hasNext()){Object key = ite1.next();//得到每一个keyObject value = map.get(key);//调用get方法得到每一个key对应的valueSystem.out.println(key + "-->" + value);}}
}

1.5 TreeMap

• 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
• 排序：自然排序、定制排序

1.6 Map实现类之五: 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l 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

public class Test01 {@Testpublic void test(){Properties pros = new Properties();pros.load(new FileInputStream("jdbc.properties"));string user = pros.getProperty("user");System.out.println(user);}}
}

代码示例：

1.Collections工具类

• Collections是一个操作Collection和Map等集合的工具类，操作数组的工具类为Arrays
• 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
• Collection和Collections的区别？Collection是存储单列数据的集合接口，用来存储一个个对象，Collections是一个操作Collection和Map等集合的工具类

1.1方法

1.1.1 排序操作(均为static方法)

• reverse(List):反转List中元素的顺序
• shuffle(List):对List集合元紊进行随机排序
• sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元紊按升序排序
• 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

1.1.2 查找、替换

• Object max(Collection):根据元索的自然顺序，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

package junit;
import org.junit.jupiter.api.Test;import java.io.FileInputStream;
import java.util.*;public class Test01 {@Testpublic void test(){ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(123);list.add(45);list.add(765);list.add(-97);list.add(0);System.out.println(list);//[123, 45, 765, -97, 0]//1. reverse(List):反转List中元素的顺序Collections.reverse(list);System.out.println(list);//[0, -97, 765, 45, 123]//2.shuffle(List):对List集合元紊进行随机排序Collections.shuffle(list);System.out.println(list);//每次执行后的顺序不同//3.sort(List):根据元素的自然顺序对指定List集合元紊按升序排序Collections.sort(list);System.out.println(list);//[-97, 0, 45, 123, 765]//4.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Collections.swap(list,1,2);System.out.println(list);//[-97, 45, 0, 123, 765]//5.int frequency(Collection,Object):返回指定集合中指定元素的出现次数list.add(765);int frequency = Collections.frequency(list, 765);System.out.println(frequency);//2//6. void copy(List dest,List src):将src中的内容复制到dest中
//        ArrayList<Integer> dest = new ArrayList<>();
//        Collections.copy(dest,list);//报异常:IndexOutofBoundsException("source does not fit in dest"),因为copy会先比较dest和list的size//正确的：List dest1 = Arrays.asList(new Object[list.size()]);//new一个长度为list.size()的数组System.out.println(dest1);//[null, null, null, null, null, null]Collections.copy(dest1,list);System.out.println(dest1);//[-97, 45, 0, 123, 765, 765]//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ListList list1 = Collections.synchronizedList(list);}}