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集合专题之Map

网友: 技术文档 2025-07-26 20:30:10

一、Map介绍

以下是jkd8的内容，jdk11+略有更新

  1. Map与Collection并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value
  2. Map中的 key和 value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
  3. Map中的 key不允许重复，原因和HashMap一样，后存入的 Key 会覆盖先前的 Value
  4. Map中的value可以重复
  5. Map的key可以为null，value也可以为null，注意key为null，只能有一个，value为null，可以多个
  6. 常用String类作为Map的key
  7. key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value
  8. 一个 Key 对应多个 Value：Map<K, List>
  9. 哈希冲突​​：不同的 Key 可能计算得到相同的哈希值（哈希冲突），但​​同一个 Key 必须映射到同一个位置​
  10. hashCode和equals只检查key
  11. 关于Node 
    class Node { final int hash; // key的哈希值（经过扰动计算） final K key; // 键 V value; // 值 Node next; // 链表的下一个节点}

    ​

代码展示

 Map map=newHashMap(); map.put(\"no1\", \"韩顺平\");//k-v map.put(\"no2\", \"张无忌\");//k-v map.put(\"no1\", \"张三丰\");//当有相同的 k , 就等价于替换. map.put(\"no3\", \"张三丰\");//k-v map.put(null, null); //k-v map.put(null, \"abc\"); //等价替换map.put(\"no4\", null); //k-v map.put(\"no5\", null); //k-v map.put(1, \"赵敏\");//k-v map.put(new Object(), \"金毛狮王\");//k-v // 通过get 方法，传入 key,会返回对应的value System.out.println(map.get(\"no2\"));//张无忌

11.Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap的Node中的，因为Node实现了Entry接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry (如图)

我们来看一下Node的源码，是我们HashMap的一个静态内部类 

final int hash 存储的是 ​​Key 的哈希码经过二次处理后的值

在EntrySet中，定义类型是Map.entry，但是实际上存放的还是hashmap的Node，因为Node实现了Map.entry的接口 

展开例子讲解： 

我们定义一个HashMap之后可以查看Set的类型，其实还是Node

 为了方便程序员遍历，还创建了EntrySet集合。EntrySet集合存放的元素类型是Entry，而一个Entry对象就有k-v，也就是EntrySet<Map.Entry>。实际上指向的还是Node的key-value 

所以当我们把k-v（Node）==变成==>entry==存到==>EntrySet 之后就方便遍历 是因为提供了两个方法：

getKey（）和getValue（） 

看看具体使用：

和我们之前谈到HashSet底层是HashMap，那这两个到底有什么关系，我们来对比一下：

结构 HashMap 的链表 HashSet 的链表（本质是 HashMap 的 Key 链表） 存储内容 Node（键值对） Node（Key 是元素，Value 是固定虚拟值） 链表节点 key, value, hash, next element, PRESENT, hash, next（Value 无实际意义） HashMap 的 Value HashSet 的 Value（虚拟值） ​存储与 Key 关联的数据​​ 无实际意义，仅用于占位

 二、Map体系图

 三、Map接口方法

Map接口常用方法：

  1. put:添加
  2. remove:根据键删除映射关系
  3. get:根据键获取值
  4. size:获取元素个数
  5. isEmpty:判断个数是否为0
  6. clear:清除
  7. containsKey:查找键是否存在

四、Map遍历方法

  1. containsKey:查找键是否存在
  2. keySet：获取所有的键
  3. entrySet：获取所有关系k-v
  4. values：获取所有的值

三组遍历方法：

public class MapFor { public static void main(String[] args) { // 创建HashMap并添加数据 Map map = new HashMap(); map.put(\"邓超\", \"孙俪\"); map.put(\"王宝强\", \"马蓉\"); map.put(\"宋喆\", \"马蓉\"); map.put(\"刘令博\", null); map.put(null, \"刘亦菲\"); map.put(\"鹿晗\", \"关晓彤\"); // 第一组：通过keySet遍历 Set keyset = map.keySet(); // 方式1：增强for循环 System.out.println(\"-----第一种方式（keySet+增强for）-------\"); for (Object key : keyset) { System.out.println(key + \"-\" + map.get(key)); } // 方式2：迭代器 System.out.println(\"-----第二种方式（keySet+迭代器）--------\"); Iterator iterator = keyset.iterator(); while (iterator.hasNext()) { Object key = iterator.next(); System.out.println(key + \"-\" + map.get(key)); } // 第二组：通过values遍历 Collection values = map.values(); // 方式1：增强for循环 System.out.println(\"-----第三种方式（values+增强for）-------\"); for (Object value : values) { System.out.println(value); } // 方式2：迭代器 System.out.println(\"-----第四种方式（values+迭代器）--------\"); Iterator iterator2 = values.iterator(); while (iterator2.hasNext()) { Object value = iterator2.next(); System.out.println(value); } // 第三组：通过entrySet遍历 Set entrySet = map.entrySet(); // 方式1：增强for循环 System.out.println(\"-----第五种方式（entrySet+增强for）-------\"); for (Object entry : entrySet) { Map.Entry m = (Map.Entry) entry; System.out.println(m.getKey() + \"-\" + m.getValue()); } // 方式2：迭代器 System.out.println(\"-----第六种方式（entrySet+迭代器）--------\"); Iterator iterator3 = entrySet.iterator(); while (iterator3.hasNext()) { Map.Entry m = (Map.Entry) iterator3.next(); System.out.println(m.getKey() + \"-\" + m.getValue()); } }}

五、HashMap小结

  1. Map接口的常用实现类:HashMap、Hashtable和Properties
  2. HashMap是Map接口使用频率最高的实现类
  3. HashMap以key-value对的方式来存储数据[案例 Entry]
  4. key不能重复，但是值可以重复，允许使用null键和null值
  5. 如果添加相同的key，则会覆盖原来的key-val，等同于修改(key不会替换，val会替换)
  6. 与HashSet一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的
  7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的
  8. 不同的key计算出的hash值可能是同一个，也会放在同一个哈希桶里

 六、HashMap底层机制

示意图：

1、扩容机制 [和HashSet相同]

  1. HashMap底层维护了内部类Node的数组table，默认为null

  2. 当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75

  3. 当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等，如果相等，则直接替换val；如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。

  4. 第1次添加，则需要扩容table容量为16，临界值(threshold)为12(16 * 加载因子0.75)

  5. 以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍(32)，临界值为原来的2倍，即24，依次类推

  6. 在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFYTHRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64)，（哈希桶 ≥ 64​​，单条链表的长度 > 8​​）就会进行树化(红黑树)，树化解决的是​​桶索引冲突

这里要涉及到一个知识点：哈希冲突

​​哈希冲突​​在 HashMap 中有两层含义：

  1. ​​第一层冲突（哈希值冲突）​​
    • 不同 key 的原始 hashCode() 值相同
  2. ​​第二层冲突（桶索引冲突）​​
    • 不同哈希值（无论是否相同）通过 hash & (table.length - 1) 计算后，落到同一个桶索引。
    • 代码验证： 
      HashMap map = new HashMap(16); // table.length = 16String key1 = \"KeyA\"; // 假设 hashCode() = 100String key2 = \"KeyB\"; // 假设 hashCode() = 116// 计算桶索引：int index1 = 100 & (16 - 1); // 100 & 15 = 4int index2 = 116 & (16 - 1); // 116 & 15 = 4 （不同哈希值，相同桶索引！）map.put(key1, 1); // 存入桶4map.put(key2, 2); // 也存入桶4 → 哈希冲突！

      虽然 key1 和 key2 的哈希值不同（100 ≠ 116）​​，但经过位运算后落到同一个桶（索引4）

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