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下面学习的是Map接口下面的是三个实现类HashMap、LinkedHashMap、TreeMap。实际上这三个实现类并没有什么特有方法需要我们学习#xff0c;它们的方法就是前面学习Map的方法。这里我们主要学习它们的底层…一、Map集合 已经学习了Map集合的常用方法以及遍历方式。
下面学习的是Map接口下面的是三个实现类HashMap、LinkedHashMap、TreeMap。实际上这三个实现类并没有什么特有方法需要我们学习它们的方法就是前面学习Map的方法。这里我们主要学习它们的底层原理。
1.1 HashMap
首先学习HashMap集合的底层原理。前面学习过HashSet的底层原理实际上HashMap底层原理和HashSet是一样的。为什么这么说呢因为我们往HashSet集合中添加元素时实际上是把元素作为添加添加到了HashMap集合中。
下面是Map集合的体系结构HashMap集合的特点是由键决定的 它的键是无序、不能重复而且没有索引的。再各种Map集合中也是用得最多的一种集合。
刚才我们说HashSet底层就是HashMap我们可以看源码验证这一点如下图所示我们可以看到创建HashSet集合时底层帮你创建了HashMap集合往HashSet集合中添加添加元素时底层却是调用了Map集合的put方法把元素作为了键来存储。所以实际上根本没有什么HashSet集合把HashMap的集合的值忽略不看就是HashSet集合。
HashSet的原理我们之前已经学过了所以HashMap是一样的底层是哈希表结构。
HashMap底层数据结构: 哈希表结构JDK8之前的哈希表 数组链表JDK8之后的哈希表 数组链表红黑树哈希表是一种增删改查数据性能相对都较好的数据结构往HashMap集合中键值对数据时底层步骤如下第1步当你第一次往HashMap集合中存储键值对时底层会创建一个长度为16的数组第2步把键然后将键和值封装成一个对象叫做Entry对象第3步再根据Entry对象的键计算hashCode值和值无关第4步利用hashCode值和数组的长度做一个类似求余数的算法会得到一个索引位置第5步判断这个索引的位置是否为null如果为null,就直接将这个Entry对象存储到这个索引位置如果不为null则还需要进行第6步的判断第6步继续调用equals方法判断两个对象键是否相同如果equals返回false则以链表的形式往下挂如果equals方法true,则认为键重复此时新的键值对会替换就的键值对。HashMap底层需要注意这几点1.底层数组默认长度为16如果数组中有超过12个位置已经存储了元素则会对数组进行扩容2倍数组扩容的加载因子是0.75意思是16*0.7512 2.数组的同一个索引位置有多个元素、并且在8个元素以内(包括8)则以链表的形式存储JDK7版本链表采用头插法新元素往链表的头部添加JDK8版本链表采用尾插法新元素我那个链表的尾部添加3.数组的同一个索引位置有多个元素、并且超过了8个则以红黑树形式存储
从HashMap底层存储键值对的过程中我们发现决定键是否重复依赖与两个方法一个是hashCode方法、一个是equals方法。有两个键计算得到的hashCode值相同并且两个键使用equals比较为true就认为键重复。
所以往Map集合中存储自定义对象作为键为了保证键的唯一性我们应该重写hashCode方法和equals方法。
比如有如下案例往HashMap集合中存储Student对象作为键学生的家庭住址当做值。要求当学生对象的姓名和年龄相同时就认为键重复。
public class Student implements ComparableStudent {private String name;private int age;private double height;// this oOverridepublic int compareTo(Student o) {return this.age - o.age; // 年龄升序排序}Overridepublic boolean equals(Object o) {if (this o) return true;if (o null || getClass() ! o.getClass()) return false;Student student (Student) o;return age student.age Double.compare(student.height, height) 0 Objects.equals(name, student.name);}Overridepublic int hashCode() {return Objects.hash(name, age, height);}public Student() {}public Student(String name, int age, double height) {this.name name;this.age age;this.height height;}//...get,set方法自己补全....Overridepublic String toString() {return Student{ name name \ , age age , height height };}
}写一个测试类在测试类中创建HashMap集合键是Student类型值是Stirng类型
/*** 目标掌握Map集合下的实现类HashMap集合的底层原理。*/
public class Test1HashMap {public static void main(String[] args) {MapStudent, String map new HashMap();map.put(new Student(蜘蛛精, 25, 168.5), 盘丝洞);map.put(new Student(蜘蛛精, 25, 168.5), 水帘洞);map.put(new Student(至尊宝, 23, 163.5), 水帘洞);map.put(new Student(牛魔王, 28, 183.5), 牛头山);System.out.println(map);}
}上面存储的键有两个蜘蛛精但是打印出只会有最后一个。
1.2 LinkedHashMap
学习完HashMap集合的特点以及底层原理。接下来我们学习一下LinkedHashMap集合。
LinkedHashMap集合的特点也是由键决定的有序的、不重复、无索引。
/*** 目标掌握LinkedHashMap的底层原理。*/
public class Test2LinkedHashMap {public static void main(String[] args) {// MapString, Integer map new HashMap(); // 按照键 无序不重复无索引。LinkedHashMapString, Integer map new LinkedHashMap(); // 按照键 有序不重复无索引。map.put(手表, 100);map.put(手表, 220);map.put(手机, 2);map.put(Java, 2);map.put(null, null);System.out.println(map);}
}运行上面代码发现如果是LinedHashMap集合键存储和取出的顺序是一样的
如果是HashMap键存储和取出的顺序是不一致的
LinkedHashMap的底层原理和LinkedHashSet底层原理是一样的。底层多个一个双向链表来维护键的存储顺序。
取元素时先取头节点元素然后再依次取下一个几点一直到尾结点。所以是有序的。
1.3 TreeMap
最后我们再学习Map集合下面的另一个子类叫TreeMap。根据我们前面学习其他Map集合的经验我们应该可以猜出TreeMap有什么特点。 TreeMap集合的特点也是由键决定的默认按照键的升序排列键不重复也是无索引的。 TreeMap集合的底层原理和TreeSet也是一样的底层都是红黑树实现的。所以可以对键进行排序。 比如往TreeMap集合中存储Student对象作为键排序方法有两种。直接看代码吧
排序方式1 写一个Student类让Student类实现Comparable接口
//第一步先让Student类实现Comparable接口
public class Student implements ComparableStudent{private String name;private int age;private double height;//无参数构造方法public Student(){}//全参数构造方法public Student(String name, int age, double height){this.namename;this.ageage;this.heightheight;}//...get、set、toString()方法自己补上..//按照年龄进行比较只需要在方法中让this.age和o.age相减就可以。/*原理在往TreeSet集合中添加元素时add方法底层会调用compareTo方法根据该方法的结果是正数、负数、还是零决定元素放在后面、前面还是不存。*/Overridepublic int compareTo(Student o) {//this表示将要添加进去的Student对象//o: 表示集合中已有的Student对象return this.age-o.age;}
}排序方式2 在创建TreeMap集合时直接传递Comparator比较器对象。
/*** 目标掌握TreeMap集合的使用。*/
public class Test3TreeMap {public static void main(String[] args) {MapStudent, String map new TreeMap(new ComparatorStudent() {Overridepublic int compare(Student o1, Student o2) {return Double.compare(o1.getHeight(), o2.getHeight());}});
// MapStudent, String map new TreeMap(( o1, o2) - Double.compare(o2.getHeight(), o1.getHeight()));map.put(new Student(蜘蛛精, 25, 168.5), 盘丝洞);map.put(new Student(蜘蛛精, 25, 168.5), 水帘洞);map.put(new Student(至尊宝, 23, 163.5), 水帘洞);map.put(new Student(牛魔王, 28, 183.5), 牛头山);System.out.println(map);}
}这种方式都可以对TreeMap集合中的键排序。注意只有TreeMap的键才能排序HashMap键不能排序。
1.4 集合嵌套
到现在为止把Map集合和Collection集合的都已经学习完了。但是在实际开发中可能还会存在一种特殊的用法。就是把一个集合当做元素存储到另一个集合中去我们把这种用法称之为集合嵌套。
下面通过一个案例给大家演示一下
案例分析
1.从需求中我们可以看到有三个省份每一个省份有多个城市我们可以用一个Map集合的键表示省份名称而值表示省份有哪些城市
2.而又因为一个身份有多个城市同一个省份的多个城市可以再用一个List集合来存储。所以Map集合的键是String类型而指是List集合类型HashMapString, ListString map new HashMap();代码如下
/*** 目标理解集合的嵌套。* 江苏省 南京市,扬州市,苏州市“,无锡市,常州市* 湖北省 武汉市,孝感市,十堰市,宜昌市,鄂州市* 河北省 石家庄市,唐山市, 邢台市, 保定市, 张家口市*/
public class Test {public static void main(String[] args) {// 1、定义一个Map集合存储全部的省份信息和其对应的城市信息。MapString, ListString map new HashMap();ListString cities1 new ArrayList();Collections.addAll(cities1, 南京市,扬州市,苏州市 ,无锡市,常州市);map.put(江苏省, cities1);ListString cities2 new ArrayList();Collections.addAll(cities2, 武汉市,孝感市,十堰市,宜昌市,鄂州市);map.put(湖北省, cities2);ListString cities3 new ArrayList();Collections.addAll(cities3, 石家庄市,唐山市, 邢台市, 保定市, 张家口市);map.put(河北省, cities3);System.out.println(map);ListString cities map.get(湖北省);for (String city : cities) {System.out.println(city);}map.forEach((p, c) - {System.out.println(p ----- c);});}
}
