java基础——java集合map详解
目录
一、引言
二、Map接口概述
1.常用方法
2.实现Map的主要类
2.1.HashMap
2.2.LinkedHashMap
2.3.Hashtable（遗留类，已过时）
2.4.TreeMap
2.5.ConcurrentHashMap
3.总结对比
4.不常用的实现类
4.1.IdentityHashMap
4.2.WeakHashMap
4.3.EnumMap
4.4.ConcurrentSkipListMap
5.了解SynchronizedMap
三、Map的遍历与去重
1.Map 的四种主要遍历方式
1.1.使用entrySet()遍历键值对
1.2.使用keySet()遍历键
1.3.使用values()遍历值
1.4.使用Java 8的forEach方法
2.Map去重方法
四、结语
一、引言
在Java编程中，Map接口是处理键值对数据的核心工具之一。它广泛应用于缓存、配置管理、数据映射等场景。无论是初学者还是有一两年开发经验的程序员，掌握Map接口及其常用实现类的使用都是非常重要的。
本文将详细解析Java中的Map接口，包括其基本概念、常用方法、主要实现类、遍历方式以及不同实现类的适用场景和注意事项。通过实际代码示例，帮助读者更好地理解和应用Map。
以下是一个展示Java中常用Map集合的思维导图：
二、Map接口概述
Map接口是Java集合框架中的一部分，用于存储键值对（key-value pairs）。与List和Set不同，Map不继承自Collection接口，而是独立存在。Map中的每个元素都是一个键值对，其中键（key）是唯一的，而值（value）可以重复。Map接口允许通过键来快速查找、插入和删除对应的值。键的唯一性确保了每个键只能映射到一个值，但不同的键可以映射到相同的值。
1.常用方法
put(K key, V value)：将键值对放入Map。
get(Object key)：根据键获取对应的值。
remove(Object key)：根据键删除键值对。
containsKey(Object key)：判断是否包含指定的键。
containsValue(Object value)：判断是否包含指定的值。
size()：返回Map中键值对的数量。
isEmpty()：判断Map是否为空。
keySet()：返回所有键的集合。
values()：返回所有值的集合。
entrySet()：返回所有键值对的集合。
// 创建一个HashMap实例
Map map = new HashMap<>();
// put方法：添加键值对
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
// get方法：获取键对应的值
System.out.println("apple的数量: " + map.get("apple")); // 输出：3
// containsKey方法：检查是否包含某个键
System.out.println("是否包含键'banana': " + map.containsKey("banana")); // 输出：true
// remove方法：删除键值对
map.remove("banana");
// size方法：获取Map的大小
System.out.println("当前Map的大小: " + map.size()); // 输出：1
// isEmpty方法：检查Map是否为空
System.out.println("Map是否为空: " + map.isEmpty()); // 输出：false 2.实现Map的主要类
2.1.HashMap
HashMap 是基于哈希表实现的，允许存储键值对，键和值都可以为 null。它不保证元素的顺序，且是非线程安全的。
特点：
查找、插入和删除速度快。
支持null键和null值 ，无序存储。
非线程安全。
使用场景：
适用于需要快速查找、插入和删除的场景，且不关心元素的顺序。
示例代码：
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
System.out.println("apple的数量: " + map.get("apple")); // 输出：3
System.out.println("是否包含banana: " + map.containsKey("banana")); // 输出：true
2.2.LinkedHashMap
LinkedHashMap继承自HashMap是另一个重要的List实现，它基于双向链表实现，对于插入和删除操作具有较高的性能，但对于随机访问效率较低。
特点：
支持高效的插入和删除操作 ，保持插入和访问顺序。
非线程安全。
可以作为堆栈、队列或双端队列使用。
使用场景：
适用于需要保持插入顺序或访问顺序的场景。
示例代码：
Map map = new LinkedHashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}
// 输出顺序与插入顺序一致 2.3.Hashtable（遗留类，已过时）
早期的线程安全 Map 实现，它通过同步方法来实现线程安全。
特点:
线程安全，但性能较低。
所有方法都使用synchronized修饰。
不允许null键和null值。
使用场景：
适用于需要线程安全的场景，但性能不如 ConcurrentHashMap。
示例代码：
Map map = new Hashtable<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
System.out.println("apple的数量: " + map.get("apple")); // 输出：3
2.4.TreeMap
TreeMap 是基于红黑树实现的，它保持键的自然顺序或自定义顺序
特点：
按照键的自然顺序或自定义顺序排序。
不允许null键，但允许null值。
查找、插入和删除速度快。
非线程安全。
使用场景：
适用于需要按键排序的场景。
示例代码：
Map map = new TreeMap<>();
map.put("banana", 5);
map.put("apple", 3);
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
}
// 输出按键的字母顺序排列 2.5.ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap 是线程安全的 HashMap 实现。
版本演变：
JDK 1.7 及之前使用分段锁（Segment）机制，多个锁控制不同 Segment，降低锁粒度。
JDK 1.8 及以后采用 CAS + synchronized + 红黑树 的机制，基于Node数组+链表+红黑树，每个桶自己加锁。
特点：
不允许null键和null值。
线程安全且性能高，支持高并发访问。
使用场景：
适用于需要在多线程环境中高效地进行并发操作。
适用于需要线程安全且高性能的Map。
示例代码：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Map map = new ConcurrentHashMap<>();
Runnable putTask = () -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
map.put(i, "value" + i);
}
};
Runnable getTask = () -> {
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
map.get(i);
}
};
Thread t1 = new Thread(putTask);
Thread t2 = new Thread(getTask);
Thread t3 = new Thread(putTask);
t1.start();
t2.start();
t3.start();
t1.join();
t2.join();
t3.join();
System.out.println("Map大小: " + map.size()); // 输出：1000（最终唯一）
3.总结对比
4.不常用的实现类
4.1.IdentityHashMap
特点：基于引用地址判断键是否相等。
使用场景：适用于需要精确对象比较的场景。
4.2.WeakHashMap
特点：键为弱引用，易被GC回收。
使用场景：适合做缓存或临时映射。
4.3.EnumMap
特点：键必须是 枚举类型（enum），不允许 null 键，但允许 null 值。
使用场景：枚举作为键的映射关系管理。
4.4.ConcurrentSkipListMap
特点：基于跳表（SkipList）实现的有序并发 Map，支持范围查询，支持高并发读写操作。
使用场景：适用于多线程下需排序的场景。
5.了解SynchronizedMap
它不是独立的 Map 实现类，而是通过 Collections 工具类将普通 Map 包装成线程安全的 Map。
特点：
线程安全：通过在每个方法上加锁（synchronized）实现同步。
非并发专用：适用于并发量不高的场景，性能不如 ConcurrentHashMap。
可包装任意 Map 实现：可以包装 HashMap、TreeMap 等任何实现了 Map 接口的类。
锁粒度大：每次操作都会锁定整个 Map，高并发下容易成为瓶颈。
使用场景：
单线程或低并发环境下的线程安全需求。
不希望引入额外依赖时使用标准库提供的工具。
快速将已有 Map 变为线程安全，但不要求高性能。
示例代码：
// 创建一个普通HashMap
Map map = new HashMap<>();
// 转换为线程安全的Map
Map synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);
// 多线程环境下使用该map是线程安全的
synchronizedMap.put("key", "value");
System.out.println(synchronizedMap.get("key")); 三、Map的遍历与去重
1.Map 的四种主要遍历方式
1.1.使用entrySet()遍历键值对
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
// 使用entrySet遍历键值对
for (Map.Entry entry : map.entrySet()) {
System.out.println("键: " + entry.getKey() + ", 值: " + entry.getValue());
} 1.2.使用keySet()遍历键
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
// 使用keySet遍历键
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println("键: " + key + ", 值: " + map.get(key));
} 1.3.使用values()遍历值
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
// 使用values遍历值
for (Integer value : map.values()) {
System.out.println("值: " + value);
} 1.4.使用Java 8的forEach方法
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 3);
map.put("banana", 5);
// 使用Java 8的forEach遍历
map.forEach((key, value) -> System.out.println("键: " + key + ", 值: " + value));
2.Map去重方法
键自动唯一，不会重复存储。键重复了新值会覆盖旧值。
示例代码：
Map map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1);
map.put("apple", 2); // 重复的 key，会被覆盖
System.out.println(map); // 输出：{apple=2} 四、结语
Map是Java中非常重要的集合类型，理解其核心概念、常用方法以及不同实现类的特点对于编写高效的Java程序至关重要。本文从基础到进阶，详细介绍了Map接口的常用方法、遍历方式以及各个实现类的使用场景和注意事项。希望本文能够帮助初学者和有一定开发经验的程序员更好地掌握Map的使用，提升编程能力