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集合Map

汤圆学Java
2021-04-13 / 0 评论 / 0 点赞 / 260 阅读 / 4,888 字
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本文最后更新于 2022-01-05,若内容或图片失效,请留言反馈。部分素材来自网络,若不小心影响到您的利益,请联系我们删除。

前言

大家好啊,我是汤圆,今天给大家带来的是《Java中的映射Map - 入门篇》,希望对大家有帮助,谢谢

简介

前面介绍了集合List,这里开始简单介绍下映射Map,相关类如下图所示

集合

正文

Map是一种存储键值对的数据集合,键以散列或者树形结构进行存储;

为什么会设计Map接口呢?

假设我们有一个员工类,里面有Id属性和姓名等其他信息,现在我们把所有员工都存到List里,然后要找出Id为001的员工,你会发现,你需要从List中遍历每个对象,然后取出Id进行比较;

你会发现这种查找法效率很低,有点杀鸡用牛刀的感觉;

这时如果有一个集合类,可以以键值对映射的方式的存储员工信息(Id作为键,员工信息作为值),那么就可以只遍历键列表,然后进行比较;

你会发现这种查找法效率提高了很多,因为物尽其用了(比较的是Id,也只是取了Id,没有浪费);

这就是Map接口的作用,可以根据某个键去查找对应的信息,有点类似于数据库的设计。

Map的种类

Map主要有三种类型:HashMap(常用)、TreeMap(树形结构)、LinkedHashMap(前两者的结合)

我们先来看一下Map接口主要的几个方法:

  • V put(K key, V value):往Map中添加键值对,其中key为键,value为值;如果key存在,则覆盖原有的值;如果不存在,则新建键值对。
  • V get(Object key):从Map中查找键key对应的值,如果没有,则返回null
  • default V getOrDefault(Object key, V defaultValue):从Map中查找键key对应的值,如果没有,则返回第二个参数(设置的默认值);这里的修饰符default是用在接口方法中,表示这个方法在接口中已经实现了,子类可以不实现(Java8开始支持)
  • Set<K> keySet():返回Map中Key的集合;之所以返回Set,是因为Map中的key不能有重复,所以用Set最适合了
  • Collection<V> values():返回Map中Values的集合

下面我们简单看下三者的区别

HashMapTreeMapLinkedHashMap
访问速度适中
元素是否有序无序有序,默认按key排序有序,默认按插入的顺序
适用场景普通的插入,查询(用的最多)需要对key进行排序的场景(比如员工按年龄排序等)需要保证查询和插入顺序一致的场景(类似队列)

接下来我们以HashMap为例,来介绍Map接口

HashMap

HashMap内部是数组+链表的结构;

因为在添加键值对的时候,Key做了hash处理,然后按照hash值进行排列;

  • 如果hash值没有重复,就按照数组的方式依次排列;
  • 如果hash值有重复的,就添加到已有的键值对后面(Java8以后是尾部插入),形成链表结构;

整体结构 如下图所示

HashMap结构

这里只是简单介绍,以后再深入了解

下面用代码示范一下

// 键值对集合,键不可以重复
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
// 添加:首先会检查对应的key是否存在,如果不存在,则新建键值对,然后填充;如果存在,则覆盖已有的值
map.put("a", 1); // 这里的1会自动装箱为Intege类型
// 查询
int value1 = map.get("a");
int value2 = map.get("b"); 
System.out.println(map);

这里有个很有意思的现象,你觉得value2会是多少呢?

答案是多少都不是,因为程序运行到这一行就出错了,报空指针异常

HashMap空指针异常

不应该返回null吗?怎么会出错?

这里涉及到拆箱和装箱的问题,上面我们在添加put的时候,int 1自动装箱为Integer;

然后在获取get的时候,对应的也是要进行拆箱的,将Integer转为int;

但是由于获取的value = null,所以就相当于对null进行拆箱,结果就报错了。

解决办法就是严格按照Map的类型信息进行添加和获取;

将上面的代码加以修改,如下所示

// 键值对集合,键不可以重复
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
// 添加:首先会检查对应的key是否存在,如果不存在,则新建键值对,然后填充;如果存在,则覆盖已有的值
map.put("a", 1); // 这里的1会自动装箱为Intege类型
// 查询
Integer value1 = map.get("a");
Integer value2 = map.get("b");
System.out.println(map);

此时value2就等于null了。

关于自动装箱和拆箱,网上资源很多,这里就不再细说了

TreeMap

TreeMap在插入的时候,可以按照键的顺序进行排序

它适合用在排序比较多的场景,性能会比HashMap差一些

LinkedHashMap

LinkedHashMap拥有HashMap的大部分优点,且保证了插入的顺序,使得在查询的时候,可以按照插入的顺序依次读取

三者的排序比较

下面用代码演示一下,依次插入100个数,看看他们分别是怎么排序的

HashMapDemo.java

public class HashMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 键值对集合,键不可以重复
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        // 倒序插入100个数
        int i =100;
        while (i-->0){
            map.put(""+i, i);
        }
        // 查询
        for (String str :
                map.keySet()) {
            // 这里会乱序输出
            System.out.println(str);
        }
    }
}

输出如下所示:很乱

HashMap输出乱序

TreeMapDemo.java


public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
       
        // TreeMap
        Map<String, Integer> map1 = new TreeMap<>();
        // 连续倒序插入100个数
        int k =100;
        while (k-->0){
            map1.put(""+k, k);
        }
        // 查询
        for (String str :
                map1.keySet()) {
            // 这里会正序输出
            System.out.println(str);
        }
    }
}

输出如下所示:

TreeMap输出正序

细心的你们,应该会发现上面的输出有点别致

那是因为这里的键key(0~99)其实不是整型,而是字符串类型,所以排序按照字符串的升序来排,才会出现如图所示的结果

(建议实际场景不要这样搞,容易出事,字符串尽量不要用纯数字,而是要跟字母做拼接;)

正确的做法是key=“a”+i,这种方式

LinkedHashMapDemo.java


public class MapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // LinkedHashMap
        Map<String, Integer> map2 = new LinkedHashMap<>();
        // 倒序插入100个数
        int j =100;
        while (j-->0){
            map2.put("a"+j, j);
        }
        for (String str :
                map2.keySet()) {
            // 这里按照插入的顺序依次输出
            System.out.println(map2.get(str));
        }
    }
}

输出如下所示:

LinkedHashMap按插入顺序输出

总结

Map一般用到的有HashMap,TreeMap,LinkedHashMap,当然还有并发相关的,这里入门级别的先不涉及(比如ConcurrentHashMap)

  • HashMap的插入和访问都很快,但是内部是无序排列

  • TreeMap的插入和访问都很慢,但是内部是有序排列,默认按key升序排列

  • LinkedHashMap拥有HashMap的大部分优点,而且还可以按照元素插入的顺序来访问元素,但是性能会比HashMap差

后记

最后,感谢大家的观看,谢谢

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