Java中的集合Map、HashMap、Hashtable、Properties、SortedMap、TreeMap、WeakHashMap、IdentityHashMap、EnumMap(五)
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Map
Map用於保存具有映射關系的數據，因此Map集合裏保存著兩組值，一組值用於保存Map裏的key，另一組值用於保存Map裏的value，key和value都可以是任何引用類型的數據。Map的key不容許重復，即同一個Map對象的任何兩個key通過equals方法比較總是返回false。
key和value之間存在單向一對一關系，即通過指定的key，總能找到唯一的、確定的value。從Map中取出數據時，只要給出指定的key，就可以取出對應的value。
如果把Map裏的所有key放在一起看，它們就是一個Set集合，實際上Map確實包含一個keySet()方法，用於返回Map所有key組成的Set集合。如下：
public class Test { public static void main(String[] args){ Map<String, String> mapVal = new HashMap<String, String>(); mapVal.put("spring", "春"); mapVal.put("summer", "夏"); mapVal.put("autumn", "秋"); mapVal.put("winter", "冬"); //獲取mapVal集合的所有key值Set<String> set = mapVal.keySet(); Iterator<String> it = set.iterator(); while(it.hasNext()){ String season = it.next(); System.out.println(season); } } }
不僅如此，Map裏key集合和Set集合裏元素的存儲形式也很像，Map子類和Set子類在名字上也驚人的相似：如Set接口下有HashSet、LinkedHashSet、SortedSet(接口)、TreeSet、EnumSet
如果把Map所有value放在一起看，它們又非常類似於一個List：元素與元素之間可以重復，每個元素可以根據索引來查找，只是map中的索引不再使用整數值，而是以另一個對象做為索引。如果需要從List集合中取元素，需要提供該元素的數字索引；如果需要從Map中取出元素，需要提供該元素的key索引。因此，Map有時也被稱為字典，或關聯數組。Map接口中定義了如下常用方法：
- void clear(); //刪除該Map對象中所有key-value對。
- boolean containsKey(Object key); //查詢Map中是否包含指定key，如果包含則返回true。
- boolean containsValue(Object value); //查詢Map中是否包含一個或多個value，如果包含則返回true。
- Set entrySet(); //返回Map中所包含的key-value對所組成的Set集合，每個集合元素都是Map.Entry(Entry是Map的內部類)對象。
- Object get(Object key); //返回指定key所對應的value，如果此Map不包含該key，則返回null。
- boolean isEmpty(); //查詢該Map集合是否為空(即不包含任何key-value對)，如果為空則返回true。
- Set keySet(); //返回該Map中所有key所組成的Set集合。
- Object put(Object key, Object value); //添加一個key-value對，如果當前Map中已有一個與key相等的key-value對，則新的key-value對會覆蓋原來的key-value對。
- void putAll(Map m); //將指定Map中的key-value對復制到本Map中。
- Object remove(Object key); //刪除指定key所對應的key-value對，返回被刪除key所關聯的value，如果key不存在，返回nul
- int size(); //返回該Map裏的key-value對的個數。
- Collection values(); //返回該Map裏所有value組成的Collection。
Map中包含一個內部類：Entry。該類封裝了一個key-value對，Entry包含三個方法：
- Object getKey(); //返回該Entry裏包含的key值。
- Object getValue(); //返回該Entry裏包含的value值。
- Object setValue(V value); //設置該Entry裏包含的value值，並返回新設置的value值。
我們可以把Map理解成一個特殊的Set，只是該Set裏包含的集合元素是Entry對象，而不是普通對象。
如下為Entry示例：
public class Test { public static void main(String[] args){ Map<String, String> mapVal = new HashMap<String, String>(); mapVal.put("spring", "春"); mapVal.put("summer", "夏"); mapVal.put("autumn", "秋"); mapVal.put("winter", "冬"); Set<Entry<String, String>> entrySet = mapVal.entrySet(); Iterator<Entry<String, String>> iterator = entrySet.iterator(); while(iterator.hasNext()){ Entry<String, String> next = iterator.next(); String key = next.getKey(); String value = next.getValue(); System.out.println("key:"+ key +"-------value:" + value); } } }
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HashMap和Hashtable實現類
HashMap和Hashtable都是Map接口的典型實現類，他們之間的關系完全類似於ArrayList和Vector的關系：Hashtable是一個古老的Map實現類，它從JDK1.0起就已經出現了，當它出現時，Java沒有提供Map接口，所以它包含了兩個繁瑣的方法：elements()（類似於Map接口定義的values()方法）和keys(類似於Map接口定義的keySet()方法)，現在很少使用這兩個方法。
HashMap和Hashtable的兩點典型區別：
Hashtable是一個線程安全的Map實現，但HashMap是線程不安全的實現，所以HashMap比Hashtable性能要高一點；但如果有多條線程訪問同一個Map對象時，使用Hashtable實現類會更好。
Hashtable不容許使用null作為key和value，如果試圖把null放進Hashtable中，將會引發NullPointerException異常；但HashMap可以使用null做為key和value。
註意：與Vector類似，盡量少用Hashtable實現類，即使需要創建線程安全的Map實現類，也可以通過Collections工具類把HashMap變成線程安全的，無須使用Hashtable實現類。
為了成功地在HashMap、Hashtable中存儲、獲取對象，用作key的對象必須實現hashCode方法和equals方法。
與HashSet不能保證元素的順序一樣，HashMap和Hashtable也不能保證key-value對的順序。類似於HashSet的是，HashMap、Hashtable判斷兩個key相等的標準也是：兩個key通過equals方法比較返回true，兩個key的 hashCode值也相等。
除此之外，HashMap、Hashtable中還包含一個containsValue方法用於判斷是否包含指定的value，那麽HashMap、Hashtable如何判斷兩個value相等呢？HashMap、Hashtable判斷兩個value相等的標準更簡單：只要兩個對象通過equals比較返回true即可。
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LinkedHashMap類
HashMap有一個子類：LinkedHashMap;LinkedHashMap也使用雙向鏈表來維護key-value對的次序，該鏈表定義了叠代順序，該叠代順序與key-value對的插入順序保持一致。LinkedHashMap可以避免需要對HashMap、Hashtable裏的key-value對進行排序(只要插入key-value對時保持順序即可)。同時又避免使用TreeMap所增加的成本。
LinkedHashMap需要維護元素的插入順序，因此性能略低於HashMap的性能，但在叠代訪問Map裏的全部元素時將有很好的性能，因為它以鏈表來維護內部順序。
public class Test { public static void main(String[] args){ LinkedHashMap<String, String> mapVal = new LinkedHashMap<String, String>(); mapVal.put("spring", "春"); mapVal.put("summer", "夏"); mapVal.put("autumn", "秋"); mapVal.put("winter", "冬"); System.out.println(mapVal); for(String str : mapVal.keySet()){ System.out.println("key:" + str); System.out.println("value:" + mapVal.get(str)); } } }
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Properties類
Properties類是Hashtable類的子類，正如它的名字所暗示的，該文件在處理屬性文件。 Properties類可以把Map對象和屬性文件關聯起來，從而可以把Map對象中的key-value對寫入屬性文件，也可以把屬性文件中的屬性名=屬性值加載到Map對象中。由於屬性文件裏的屬性名、屬性值只能是字符串類型，所以Properties裏的key、value都是字符串類型，該類提供了如下三個方法來修改Properties裏的key、value值。
- String getProperty(String key); //獲取properties中指定屬性名對應的屬性值，類似於Map的get(Object key)方法。
- String getProperty(String key, String defaultValue); //該方法與前一個方法基本相似，該方法多個功能，如果Properties中不存在指定key時，該方法返回默認值。
- Object setProperty(String key, String value); //設置屬性值，類似Hashtable的put方法。
- void load(InputStream inStream); //從屬性文件(以輸出流表示)中加載屬性名=屬性值，把加載到的屬性名=屬性值對追加到Properties裏(由於Properties是Hashtable的之類，它不保證key-value對之間的次序)。
- void store(OutputStream out, String comments); //將Properties中的key-value對寫入指定屬性文件(以輸出流表示)，comments是要寫的註解。
如下代碼所示：
public class Test { public static void main(String[] args){ Properties readProperties = new Properties(); //用來寫的Properties對象 readProperties.setProperty("username", "zhangsan"); readProperties.setProperty("password", "123456"); Properties writeProperties = new Properties(); //用來讀的Properties對象 FileInputStream fileInputStream = null; FileOutputStream fileOutputStream = null; try { //1.1通過類裝載器獲取要存儲的路徑 String path = Test.class.getResource("/").getPath(); path = path + "config.properties"; System.out.println(path); fileOutputStream = new FileOutputStream(new File(path)); //1.2將配置文件信息寫到硬盤上 readProperties.store(fileOutputStream, "This is config with database!"); //2.1讀取硬盤上的配置文件 fileInputStream = new FileInputStream(new File(path)); writeProperties.load(fileInputStream); String username = writeProperties.getProperty("username"); String username2 = writeProperties.getProperty("username2" , "沒有找到username2的key"); //打印結果"sername:zhangsan" System.out.println("username:" + username); //打印結果"username2:沒有找到username2的key" System.out.println("username2:" + username2); } catch (FileNotFoundException e) { e.printStackTrace(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally{ if(fileOutputStream != null){ try { fileOutputStream.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } }
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SortedMap接口和TreeMap實現類
正如Set接口派生出了SortedSet子接口，SortedSet接口有一個TreeSet實現類，Map接口也派生了一個SortedMap子接口，SortedMap也有一個TreeMap實現類。
與TreeSet類似的是，TreeMap也是基於紅黑樹對TreeMap中所有key進行排序，從而保證TreeMap中所有key-value對處於有序狀態。TreeMap也有兩種排序方式：
自然排序：TreeMap的所有key必須實習那Comparable接口，而且所有key應該是同一個類的對象，否則將會拋出ClassCaseException。
定制排序：創建TreeMap時，傳入一個Comparator對象，該對象負責對TreeMap中所有key進行排序。采用定制排序時不要求Map的key實現Comparable接口。
*可以參考TreeSet的代碼演示。
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WeakHashMap實現類
WeakHashMap與HashMap的用法基本相似。但與HashMap的區別在於，HashMap的key保留對象的強引用，這意味著只要該HashMap對象不被銷毀，該HashMap對象所有key所引用的對象不會被垃圾回收，HashMap也不會自動刪除這些key所對應的key-value對象；但WeakHashMap的key只保留對實際對象的弱引用，這意味著當垃圾回收了該key所對應的實際對象後，WeakHashMap會自動刪除該key對應的key-value對。
public class Test { public static void main(String[] args){ WeakHashMap<String, String> map = new WeakHashMap<String, String>(); //將WeakHashMap中添加三個key-value對， //三個key都是匿名字符串對象(沒有其他引用) map.put(new String("語文"), new String("優")); map.put(new String("數學"), new String("良")); map.put(new String("英語"), new String("中")); //將WeakHashMap中添加一個key-value對， //該key是一個系統緩存的字符串對象。 map.put("java", new String("不及格")); //輸出map對象，將看到4個key-value對{java=不及格, 數學=良, 英語=中, 語文=優} System.out.println(map); //通知系統立即進行垃圾回收 System.gc(); System.runFinalization(); //通常情況下，將只看到一個key-value對{java=不及格} System.out.println(map); } }
從上面運行結果可以看出，當系統進行垃圾回收時，刪除了WeakHashMap對象的前三個key-value對。這是因為添加前三個key-value對時，這三個key都是匿名字符串對象，只有WeakHashMap保留了對它們的弱引用。WeakHashMap對象中的第四組key-value對的key是一個字符串的直接量，系統會緩沖這個字符串直接量(即系統保留了對該字符串對象的強引用)，所以垃圾回收時不會回收它。
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IdentityHashMap實現類
IdentityHashMap實現類的實現機制與HashMap基本相似，但它在處理兩個key相等時，比較獨特：在IdentityHashMap中，當且僅當兩個key嚴格相等時(key1 = key2)時，IdentityHashMap才認為兩個key相等，對於普通HashMap而言，只要key1和key2通過equals比較返回true，且它們的hashCode值相等即可。
IdentityHashMap提供了與HashMap基本相似的方法，也允許使用null做為key和value。與HashMap類似的是，IdentityHashMap不保證任何key-value對之間的順序，更不能保證它們的順序隨時間的推移保持不變。
public class Test { public static void main(String[] args){ IdentityHashMap<String, String> map = new IdentityHashMap<String, String>(); //下面兩行代碼會向map中添加兩條key-value對 map.put(new String("語文"), "99"); map.put(new String("語文"), "100"); //下面兩行代碼會向map中添加一條key-value對 map.put("java", "89"); map.put("java", "69"); //打印結果為{java=69, 語文=100, 語文=99} System.out.println(map); } }
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EnumMap實現類
EnumMap是一個與枚舉類一起使用的Map實現，EnumMap中所有key都必須是單個枚舉類的枚舉值。創建EnumMap時必須顯示或隱式指定它對應的枚舉類。
EnumMap不允許使用null作為key值，但容許使用null值做為value。如果試圖使用null做為key將拋出NullPointerException異常。如果僅僅只是查詢是否包含值為null的key，或者僅僅只是使用刪除值為null的key，都不會拋出異常。
enum Season{ SPRING,SUMMER,AUTUMN,WINTER } public class Test { public static void main(String[] args){ EnumMap<Season, String> map = new EnumMap<Season, String>(Season.class); //打印結果為{} System.out.println(map); map.put(Season.SPRING, "春"); map.put(Season.SUMMER, "夏"); map.put(Season.AUTUMN, "秋"); map.put(Season.WINTER, "冬"); //打印結果為{SPRING=春, SUMMER=夏, AUTUMN=秋, WINTER=冬} System.out.println(map); } }
上面程序中創建了一個EnumMap對象，創建該EnumMap對象時指定它的key只能是Season枚舉類的枚舉值。如果向該EnumMap中添加四個key-value對後，這四個key-value對將會以Season枚舉值的自然順序排序。
對於Map的常用實現類而言，HashMap和Hashtable的效率大致相同，因為它們的實現機制幾乎完全一樣，但HashMap通常比Hashtable要快一點，因為Hashtable額外實現同步操作。
TreeMap通常比HashMap、Hashtable要慢(尤其在插入、刪除key-value對的時候更慢)，因為TreeMap需要額外的紅黑樹操作來維護key之間的次序。但使用TreeMap有一個好處：TreeMap中的key-value對總是處於有序狀態，無須專門進行排序操作。
Java中的集合Map、HashMap、Hashtable、Properties、SortedMap、TreeMap、WeakHashMap、IdentityHashMap、EnumMap(五)