Java中的映射Map - 入门篇

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

	HashMap	TreeMap	LinkedHashMap
访问速度	快	慢	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