上一篇：集合輸出 | 帶你學《Java語言高級特性》之一百零六
【本節目標】
本節介紹了Map接口以及它的子類HashMap、LinkedHashMap、HashTable等，需要掌握他們的基本用法。
Map接口
之前已經學習了Collection接口以及其對應的子接口，可以發現在Collection接口之中所保存的數據全部都只是單個對象，而在數據結構中除了可以進行單個對象的保存外，也可以進行二元偶對象的保存（key=value）的形式來存儲，而存儲二元偶對象的核心意義在於需要通過key獲取對應的value。
在開發中，Collection集合保存數據的目的是為了輸出，Map集合保存數據的目的是為了進行key的查找。
Map接口是進行二元偶對象保存的最大父接口。該接口定義如下：
public interface Map<K,V>該接口為一個獨立的父接口，並且在進行接口對象實例化的時候需要設置Key與Value的類型，也就是在整體操作的時候需要保存兩個內容，在Map接口中定義有許多操作方法，但是需要記住以下的核心操作方法：
| No. | 方法名稱 | 類型 | 描述 |
|---|---|---|---|
| 01 | public V put(K key,V value) |
普通 | 向集合中保存數據 |
| 02 | public V get(Object key) |
普通 | 根據key查詢數據 |
| 03 | public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() |
普通 | 將Map集合轉為Set集合 |
| 04 | public boolean containsKey(Object key) |
普通 | 查詢指定的key是否存在 |
| 05 | public Set<K> keySet() |
普通 | 將Map集合中的key轉為Set集合 |
| 06 | public V remove(Object key) |
普通 | 根據key刪除指定的數據 |
從JDK1.9之後Map接口裡面也擴充了一些靜態方法供用戶使用。
範例：觀察Map集合的特點
import java.util.Map;
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
// Map<String,Integer> map=Map.of("one",1,"two",2);
// System.out.println(map); //{one=1,two=2}
//
// Map<String,Integer> map=Map.of("one",1,"two",2,"one",101);
// System.out.println(map); //Exception in thread "main" java.lang.IllegalArgumentException: duplicate key: one
Map<String,Integer> map=Map.of("one",1,"two",2,null,0);
System.out.println(map); //Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
}
}在Map集合之中數據的保存就是按照“key=value”的形式存儲的，並且使用of()方法操作時裡面的數據是不允許重複，如果重複則會出現“IllegalArgumentException”異常，如果設置的內容為null，則會出現“NullPointerException”異常。
對於現在見到的of()方法嚴格意義上來說並不是Map集合的標準用法，因為正常的開發中需要通過Map集合的子類來進行接口對象的實例化，而常用的子類：HashMap、HashTable、TreeMap、LinkedHashMap。
HashMap子類
HashMap是Map接口中最為常見的一個子類,該類的主要特點是無序存儲，通過Java文檔首先來觀察一下HashMap子類的定義：
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable該類的定義繼承形式符合之前的集合定義形式，依然提供有抽象類並且依然需要重複實現Map接口。
HashMap子類
範例：觀察Map集合的使用
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Map<String,Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
map.put("one",1);
map.put("two",2);
map.put("one",101); //key重複
map.put(null,0); //key為null
map.put("zero",null); //value為null
System.out.println(map.get("one")); //key存在：101
System.out.println(map.get(null)); //key存在：0
System.out.println(map.get("ten")); //key不存在：null
}
}以上的操作形式為Map集合使用的最標準的處理形式，通過代碼可以發現，通過HashMap實例化的Map接口可以針對key或者value保存null的數據，同時也可以發現即便保存數據的key重複，那麼也不會出現錯誤，而是出現內容的替換。
但是對於Map接口中提供的put()方法本身是提供有返回值的，那麼這個返回值指的是在重複key的情況下返回舊的value。
範例：觀察put()方法
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Map<String, Integer> map = new HashMap<String,Integer>();
System.out.println(map.put("one", 1)); //key不重複，返回null：null
System.out.println(map.put("one", 101)); //key重複，返回舊數據：1
}
}在設置了相同key的內容的時候，put()方法會返回原始的數據內容。
清楚了HashMap的基本功能之後，接下來就需要研究一下HashMap中給出的源代碼。HashMap之中肯定需要存儲大量的數據，那麼對於數據的存儲，來看看HashMap是怎樣操作的：
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}當使用無參構造的時候，會出現有一個loadFactor屬性，並且該屬性默認的內容為“0.75”（static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;）
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}在使用put()方法進行數據保存時會調用一個putVal()方法，同時會將key進行hash處理（生成一個hash碼），而對於putVal()方法中會發現會提供一個Node節點類進行數據的保存，而在使用putVal()方法操作的過程中，會調用一個resize()方法可以進行容量的擴充。
面試題：在進行HashMap的put()操作時，如何實現容量擴充？
- 在HashMap類中提供了一個“DEFAULT_INITIAL_CAPACITY”的常量，作為初始化的容量配置，而這個常量的默認大小為16個元素，也就是說默認的可以保存的最大內容是16；
- 當保存的內容的容量超過了一個閾值（DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75f），相當於“容量*閾值=12”保存12個元素的時候就會進行容量的擴充；
- 在進行擴充的時候HashMap採用的是成倍的擴充模式，即：每一次都擴充2倍的容量。
面試題：請解釋HashMap的工作原理（JDK1.8之後開始的）
- 在HashMap中進行數據存儲依然是利用Node類完成的，那麼這種情況下就證明可以使用的數據結構只有兩種：鏈表（時間複雜度“O(n)”）、二叉樹（時間複雜度“O(logn)”）；
- 從JDK1.8開始，HashMap的實現出現了改變，因為其要適應於大數據時代的海量數據問題，所以對其存儲發生了變化，並且在HashMap類的內部提供有一個常量：“static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;”，在使用HashMap進行數據保存時，如果保存的數據沒有超過閾值8（TREEIFY_THRESHOLD），那麼會按照鏈表的形式進行存儲，如果超過了閾值，則會將鏈表轉為紅黑樹以實現樹的平衡，並且利用左旋與右旋保證數據的查詢性能。
LinkedHashMap子類
HashMap雖然是Map集合中最為常用的子類，但是其本身保存的數據都是無序的（有序與否對Map沒有影響），如果現在希望Map集合中的保存的數據的順序為其增加順序，則就可以更換子類為LinkedHashMap（基於鏈表實現的），觀察LinkedHashMap類的定義形式：
public class LinkedHashMap<K,V> extends HashMap<K,V> implements Map<K,V>既然是鏈表保存，所以一般在使用LinkedHashMap類時數據量不要特別大，因為會造成時間複雜度攀升，通過繼承的結構可以發現LinkedHashMap是HashMap的子類，繼承關係如下：
LinkedHashMap
範例：使用LinkedHashMap
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<String, Integer>();
map.put("one", 1);
map.put("two", 2);
map.put("one", 101);
map.put("null", 0);
map.put("zero", null);
System.out.println(map); //{one=101, two=2, null=0, zero=null}
}
}通過此時的程序執行可以發現當使用LinkedHashMap進行存儲之後所有數據的保存順序為添加順序。
HashTable子類
HashTable類是從JDK1.0時提供的，與Vector、Enumeration屬於最早的一批動態數組的實現類，後來為了將其繼續保留下來，所以讓其多實現了一個Map接口，HashTable類的定義如下：
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, SerializableHashTable的繼承結構如下：
HashTable子類
範例：觀察HashTable子類的使用
import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;
public class JavaAPIDemo {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Map<String, Integer> map = new Hashtable<String,Integer>();
map.put("one", 1);
map.put("two", 2);
map.put("one", 101);
// map.put(null, 0); //不能為空
// map.put("zero",null); //不能為空，Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
System.out.println(map); // {two=2, one=101}
}
}通過觀察可以發現在HashTable中進行數據存儲時設置的key或value都不允許為null，否則會出現NullPointerException異常。
面試題：請解釋HashMap與HashTable的區別？
- HashMap中的方法都屬於異步操作，非線程安全，HashMap允許保存有null的數據；
- HashTable都屬於同步方法（線程安全），HashTable不允許保存null，否則會出現NullPointerException異常；
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本內容視頻來源於阿里雲大學