Map接口 - HashMap（重点） - 《JavaSE 学习》

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)
|——HashMap:作为主要实现类；线程不安全，效率高；存储null的key和value
|——LinkedHashMap: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: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:作为古老的实现类；线程安全，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（JDK 7及之前）
数组+链表+红黑树（JDK 8）
1. 形成链表时，七上八下（JDK7：新的元素指向旧的元素。JDK8：旧的元素指向新的元素）
2.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。

*
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JDK 7为例说明：
HashMap map = new HashMap():
在实例化以后，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的哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到
在Entry数组中存放的位置。

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)：
如果equals()返回false：此时key1-value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，扩容。
默认的扩容方式：扩容为原来的2倍，并将原有的数据复制过来。

JDK 8 相较于JDK 7 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.JDk 8 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.JDK 7 的底层结构只有数组+链表。JDK 8 中底层结构：数组+链表+红黑树。
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。

三、HashMap的层点型属性的属性的说明：
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中链表长度大于改默认值，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）

**
五、Map中定义的方法：

添加、删除、修改操作：
Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到（或修改）当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value
void clear():清空当前map中的所有数据

元素查询的操作：
Object get(Object key): 获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
int size():返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty():判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等

元视图操作的方法
Set keySet():返回所有key构成的Set集合
Collection values():返回所有value构成的Collection集合
Set entrySet(): 返回所有key-value对构成的Set集合

总结：常用方法：
添加：Object put(Object key,Object value)
删除：Object remove(Object key)
修改：Object put(Object key,Object value)
查询：Object get(Object key)
长度：int size()
遍历：Set keySet() \ Collection values() \ Set entrySet()

*

package com.atguigu.java;
import org.junit.Test;
import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
/**
 *
 * 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)
 *     |----HashMap:作为主要实现类；线程不安全，效率高；存储null的key和value
 *         |----LinkedHashMap: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: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:作为古老的实现类；线程安全，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   （JDK 7及之前）
 *                    数组+链表+红黑树    （JDK 8）
 *
 * 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JDK 7为例说明：
 *     HashMap map = new HashMap():
 *     在实例化以后，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的哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到
 *     在Entry数组中存放的位置。
 *
 *     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)：
 *               如果equals()返回false：此时key1-value添加成功。----情况3
 *               如果equals()返回true：使用value1替换value2。
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 *      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，扩容。
 *      默认的扩容方式：扩容为原来的2倍，并将原有的数据复制过来。
 *
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 *      JDK 8 相较于JDK 7 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.JDk 8 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.JDK 7 的底层结构只有 数组+链表。JDK 8 中底层结构：数组+链表+红黑树。
 *        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。
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 *      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：16*0.75 => 12
 *      TREEIFY_THRESHOLD: Bucket中链表长度大于改默认值，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
 *
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 *  四、LinkedHashMap的底层实现原理（了解）
 *
 *  五、Map中定义的方法：
 *
 *   添加、删除、修改操作：
 *   Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到（或修改）当前map对象中
 *   void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
 *   Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value
 *   void clear():清空当前map中的所有数据
 *
 *   元素查询的操作：
 *   Object get(Object key): 获取指定key对应的value
 *   boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
 *   boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
 *   int size():返回map中key-value对的个数
 *   boolean isEmpty():判断当前map是否为空
 *   boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
 *
 *   元视图操作的方法
 *   Set keySet():返回所有key构成的Set集合
 *   Collection values():返回所有value构成的Collection集合
 *   Set entrySet(): 返回所有key-value对构成的Set集合
 *
 *  总结：常用方法：
 *    添加：Object put(Object key,Object value)
 *    删除：Object remove(Object key)
 *    修改：Object put(Object key,Object value)
 *    查询：Object get(Object key)
 *    长度：int size()
 *    遍历：Set keySet() \ Collection values() \ Set entrySet()
 *
 *
 *
 * @author Dxkstart
 * @create 2021-05-22 20:04
 */
public class MapTest {
    @Test
    public void test1(){
        HashMap map = new HashMap();
        map.put(null,null);
        map.put(null,123);
        map.put(123,null);
        Hashtable hashtable = new Hashtable();
//        hashtable.put(null,null);//错误了，不能存储null的key和value
    }
    @Test
    public void test2(){
        Map map = new HashMap();
        map = new LinkedHashMap();
        map.put(123,"AA");
        map.put(345,"BB");
        map.put(12,"CC");
        System.out.println(map);
    }
    @Test
    public void test3(){
        /*
    添加、删除、修改操作：
      Object put(Object key,Object value):将指定key-value添加到（或修改）当前map对象中
      void putAll(Map m):将m中的所有key-value对存放到当前map中
      Object remove(Object key):移除指定key的key-value对，并返回value
      void clear():清空当前map中的所有数据
         */
        //1.Object put(Object key,Object value)
        HashMap map = new HashMap();
        //添加
        map.put(11,"AA");
        map.put(12,123);
        map.put(13,new Person("Tom",12));
        //修改
        map.put(11,"MM");
        System.out.println(map);
        //2.void putAll(Map m)
        HashMap map1 = new HashMap();
        map1.put(21,"BB");
        map1.put(22, 456);
        map1.put(23,new Person("Mack",16));
        map.putAll(map1);
        System.out.println(map);
        //3.Object remove(Object key)
        map.remove(22);
        System.out.println(map);
        //4.void clear()
        map.clear();
        System.out.println(map.size());
    }
    @Test
    public void test4(){
        /*
    元素查询的操作：
      Object get(Object key): 获取指定key对应的value
      boolean containsKey(Object key):是否包含指定的key
      boolean containsValue(Object value):是否包含指定的value
      int size():返回map中key-value对的个数
      boolean isEmpty():判断当前map是否为空
      boolean equals(Object obj):判断当前map和参数对象obj是否相等
         */
        //1.Object get(Object key)
        HashMap map = new HashMap();
        map.put(11,"AA");
        map.put(12,123);
        map.put(13,new Person("Tom",1));
        System.out.println(map.get(11));
        //2.boolean containsKey(Object key)
        System.out.println(map.containsKey(22));
        System.out.println(map.containsKey(12));
        //3.boolean containsValue(Object value)
        System.out.println(map.containsValue("AA"));
        System.out.println(map.containsValue(456));
        //4.int size()
        System.out.println(map.size());
        //5.boolean isEmpty()
        System.out.println(map.isEmpty());
        //6. boolean equals(Object obj)
        HashMap map1 = new HashMap();
        map1.put(21,"BB");
        map1.put(22, 456);
        map1.put(23,new Person("Mack",16));
        System.out.println(map.equals(map1));//false
    }
    @Test
    public void test5(){
        /*
    元视图操作的方法
      Set keySet():返回所有key构成的Set集合
      Collection values():返回所有value构成的Collection集合
      Set entrySet(): 返回所有key-value对构成的Set集合
         */
        HashMap map = new HashMap();
        map.put(11,"AA");
        map.put(12,123);
        map.put(13,new Person("Tom",1));
        //1. Set keySet()
        System.out.println(map.keySet());//输出所有key,以集合的方式
        //2.Collection values()
        System.out.println(map.values());//输出所有values
        //3. Set entrySet()
        System.out.println(map.entrySet());//和toString相同
    }
}