Java集合之Map

Posted 2021-06-23 koito

一、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) (JDK1.2才有)

• HashMap：(1.2才有)作为Map的主要实现类；线程不安全，效率高；存储null的key和value
• LinkedHashMap：(1.4才有)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：(1.2才有)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：(1.0时就有)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(jdk8)

面试题：

1. HashMap的底层实现原理？
2. HashMap 和 Hashtable的异同？
3. CurrentHashMap 与 Hashtable的异同？（暂时不讲）

二、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、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

三、HashMap的底层实现原理

以jdk7为例说明
在HashMap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某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
    • 如果equals()返回false：此时key1-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。

在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时则扩容，默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

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中底层结构：数组+链表+红黑树。
   在jdk8中，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。

HashMap源码中的一些常量

DEFAULT_INITIAL_CAPACITY：HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值 = 容量填充因子 ：160.75 = 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树：8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量：64

四、LinkedHashMap的底层实现原理（了解）

源码中：

        static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
            Entry<K,V> before, after;//能过记录添加的元素的先后顺序
            Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
                super(hash, key, value, next);
            }
        }