Map大家族的那点事儿(1) :Map - JAVA - 编程开发
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Map大家族的那点事儿(1) :Map(一)
2018-09-04 20:46:41 】 浏览:27
Tags:Map 大家族 那点 事儿

Map


Map是一种用于快速查找的数据结构,它以键值对的形式存储数据,每一个键都是唯一的,且对应着一个值,如果想要查找Map中的数据,只需要传入一个键,Map会对键进行匹配并返回键所对应的值,可以说Map其实就是一个存放键值对的集合。Map被各种编程语言广泛使用,只不过在名称上可能会有些混淆,像Python中叫做字典(Dictionary),也有些语言称其为关联数组(Associative Array),但其实它们都是一样的,都是一个存放键值对的集合。至于Java中经常用到的HashMap也是Map的一种,它被称为散列表,关于散列表的细节我会在本文中解释HashMap的源码时提及。

Java还提供了一种与Map密切相关的数据结构:Set,它是数学意义上的集合,特性如下:

  • 无序性:一个集合中,每个元素的地位都是相同的,元素之间也都是无序的。不过Java中也提供了有序的Set,这点倒是没有完全遵循。
  • 互异性:一个集合中,任何两个元素都是不相同的。
  • 确定性:给定一个集合以及其任一元素,该元素属于或者不属于该集合是必须可以确定的。

很明显,Map中的key就很符合这些特性,Set的实现其实就是在内部使用Map。例如,HashSet就定义了一个类型为HashMap的成员变量,向HashSet添加元素a,等同于向它内部的HashMap添加了一个key为a,value为一个Object对象的键值对,这个Object对象是HashSet的一个常量,它是一个虚拟值,没有什么实际含义,源码如下:

private transient HashMap<E,Object> map;
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

小插曲过后,让我们接着说Map,它是JDK的一个顶级接口,提供了三种集合视图(Collection Views):包含所有key的集合、包含所有value的集合以及包含所有键值对的集合,Map中的元素顺序与它所返回的集合视图中的元素的迭代顺序相关,也就是说,Map本身是不保证有序性的,当然也有例外,比如TreeMap就对有序性做出了保证,这主要因为它是基于红黑树实现的。

所谓的集合视图就是由集合本身提供的一种访问数据的方式,同时对视图的任何修改也会影响到集合。好比Map.keySet()返回了它包含的key的集合,如果你调用了Map.remove(key)那么keySet.contains(key)也将返回false,再比如说Arrays.asList(T)可以把一个数组封装成一个List,这样你就可以通过List的API来访问和操作这些数据,如下列示例代码:

String[] strings = {"a", "b", "c"};
List<String> list = Arrays.asList(strings);
System.out.println(list.get(0)); // "a"
strings[0] = "d";
System.out.println(list.get(0)); // "d"
list.set(0, "e");
System.out.println(strings[0]); // "e"

是不是感觉很神奇,其实Arrays.asList()只是将传入的数组与Arrays中的一个内部类ArrayList(注意,它与java.util包下的ArrayList不是同一个)做了一个”绑定“,在调用get()时会直接根据下标返回数组中的元素,而调用set()时也会直接修改数组中对应下标的元素。相对于直接复制来说,集合视图的优点是内存利用率更高,假设你有一个数组,又很想使用List的API来操作它,那么你不用new一个ArrayList以拷贝数组中的元素,只需要一点额外的内存(通过Arrays.ArrayList对数组进行封装),原始数据依然是在数组中的,并不会复制成多份。

Map接口规范了Map数据结构的通用API(也含有几个用于简化操作的default方法,default是JDK8的新特性,它是接口中声明的方法的默认实现,即非抽象方法)并且还在内部定义了Entry接口(键值对的实体类),在JDK中提供的所有Map数据结构都实现了Map接口,下面为Map接口的源码(代码中的注释太长了,基本都是些实现的规范,为了篇幅我就尽量省略了)。

package java.util;
import java.util.function.BiConsumer;
import java.util.function.BiFunction;
import java.util.function.Function;
import java.io.Serializable;
public interface Map<K,V> {

	// 查询操作
    /**
     * 返回这个Map中所包含的键值对的数量,如果大于Integer.MAX_VALUE,
     * 则应该返回Integer.MAX_VALUE。
     */
    int size();
    /**
     * Map是否为空。
     */
    boolean isEmpty();
    /**
 	 * Map中是否包含key,如果是返回true,否则false。
     */
    boolean containsKey(Object key);
    /**
     * Map中是否包含value,如果是返回true,否则false。
     */
    boolean containsValue(Object value);
    /**
     * 根据key查找value,如果Map不包含该key,则返回null。
     */
    V get(Object key);
    // 修改操作
    /**
     * 添加一对键值对,如果Map中已含有这个key,那么新value将覆盖掉旧value,
     * 并返回旧value,如果Map中之前没有这个key,那么返回null。
     */
    V put(K key, V value);
    /**
     * 删除指定key并返回之前的value,如果Map中没有该key,则返回null。
     */
    V remove(Object key);
    // 批量操作
    /**
     * 将指定Map中的所有键值对批量添加到当前Map。
     */
    void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);
    /**
     * 删除Map中所有的键值对。
     */
    void clear();
    // 集合视图
    /**
     * 返回包含Map中所有key的Set,对该视图的所有修改操作会对Map产生同样的影响,反之亦然。
     */
    Set<K
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