注意：閱讀本文及相關原始碼時，需要資料結構相關知識，包括：雜湊表、連結串列、紅黑樹。

　　Map是將鍵(key)對映到值(value)的物件。不同的對映不能包含相同的鍵；每個鍵最多隻能對映到一個值。下圖是常見Map的介面和實現。與Collection相比，繼承關係簡單不少。

一、Map介面和AbstractMap抽象類

　　Map介面除了增加對映、根據key獲取value、判斷對映中的key或value是否存在、刪除對映的基本方法外，還包含了返回包含所有key的Set、包含所有value的collection的方法。由於key不能重複，返回的Collection自然具有Set的屬性，很適合用Set返回。而value則不行。

　　與其他Collection介面不同，Map介面中有一個子介面：Entry。Entry代表了一個對映，包含了key和value兩部分，同時，一個Enry的key沒有提供修改方法，而value允許修改。需要說明的是，如果用一個可變物件作為Map的key，若變化後equals()與之前的行為不同，那麼對映的行為是不確定的（JDK1.6文件）。

　　對於抽象類AbstractMap，大部分實現的方法藉助了將所有entry組成的set返回的抽象方法entrySet()：size()、isEmpty()（使用size()）、containsValue()、containsKey()、get()、clear()、keySet()、values()等。而remove()、removeAll()、retainAll()、clear()、toString()則藉助了抽象方法iterator()。

　　values()返回值value的是一個匿名內部類實現的AbstractCollection。value在第一次訪問時建立，在後續所有訪問中返回。雖然不進行元素的同步，其引用幾乎總是不變的，但返回值的行為會隨著Map中的元素變化：

public Collection<V> values() {
    if (values == null) {
        values = new AbstractCollection<V>() {
        　　public Iterator<V> iterator() {
           　　
 
return new Iterator<V>() {
            　　private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();

            　　public boolean hasNext() {
                　　return i.hasNext();
            　　}

            　　public V next() {
              　　  return i.next().getValue();
            　　}

            　　public void remove() {
              　　  i.remove();
            　　}
          　　};
            }

        　　public int size() {
           　　return AbstractMap.this.size();
        　　}

        　　public boolean contains(Object v) {
           　　 return AbstractMap.this.containsValue(v);
        　　 }
        };
    }
    return values;
}

　　對於Map.Entry，AbstractMap中實現了兩個鍵值對型別：SimpleEntry和SimpleImmutableEntry。後者與前者的區別是，不允許setValue()，呼叫該方法丟擲UnsupportedOperationException異常。

二、HashMap/LinkedHashMap/WeakHashMap

 　　在Java入門記(四)：容器關係的梳理（上）——Collection一文中提到，HashSet/LinkedHashSet的底層實際是HashMap/LinkedHashMap。HashMap和一般的散列表實現方式相同，用陣列存放相同雜湊值的元素所組成佇列的首元素，佇列的元素是Entry，包括了key、value、hash值、next等屬性。尋找指定key時，先做雜湊，根據雜湊值找到陣列中對應的佇列頭，遍歷佇列找出key及對應的value。

　　由於HashMap允許null作為key，這個key沒辦法做雜湊值的計算，只能遍歷雜湊值陣列，找到首元素的key為null的佇列。這個實現可以參考私有方法getForNullKey()。

　　HashMap的key的雜湊值陣列有一個容量限制：必須為2的冪次。即使在新建HashMap時或呼叫resize()時指定一個非2的冪次的容量，實際呼叫時新的HashMap容量也會擴大到不小於這個指定容量的2的冪次的值。與之相關聯地，雜湊值的計算hash()和某個hash值在陣列的索引的計算indexFor()方式為：

static int hash(int h) {
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}

2的冪次可以保證計算索引時適當的截斷（捨棄高位）。

 　　LinkedHashMap與HashMap的關係並不像LinkedList和ArrayList那樣。從結構上來看，LinkedHashMap僅僅是把所有的Entry組成了一個雙向連結串列。這樣，在迭代遍歷時，可以使用插入順序或LRU順序訪問所有元素（通過設定accessOrder標記位）。

　　WeakHashMap和HashMap很類似，其內部包含了一個ReferenceQueue，並且它的Entry是繼承自WeakReference的。通過這種方式，在clear()、resize()、size()、getTable()時，都會呼叫expungeStaleEntries()方法，垃圾回收掉不再使用的對映關係。這裡不介紹Reference的相關內容了。

　　思考下上一篇文章所提出的問題：是不是可以先實現HashSet，再用HashSet實現HashMap？個人認為，這樣實現的HashSet中的元素（對應Map的Entry），只有鍵沒有值，是無法直接實現HashMap的。

二、Hashtable/Properties

　　Hashtable雖然實現了Map介面，但沒有用AbstractMap來做。它的行為與HashMap很相似，保留下來是為了相容原來的程式碼，不推薦繼續使用。

　　繼承了Hashtable<Object,Object>的Properties稍有點不同，它與流的關係密切些，可儲存在流中或從流中載入。另外，它是執行緒安全的。

三、SortedMap和TreeMap

　　SortedMap中的所有元素都是排過序的。這個“排序”不同於LinkedHashMap中將所有元素組織成一個連結串列，而是指任意任意兩個元素都可以比較大小關係，並根據這個比較規則Comparator進行排序。更準確的說，是鍵的大小關係。建立在有序的基礎上，SortedMap介面中包含了返回部分Map的方法subMap(K fromKey, K toKey)、headMap(K toKey)、tailMap(K fromKey)以及首尾key的方法firstKey()、lastKey()。

　　TreeMap是SortedMap的一個實現，其Compartor可以為null，這種情況下比較元素大小時呼叫元素自身的compareTo()方法。

　　TreeMap實際上使用了紅黑樹，儲存了樹的根。關於紅黑樹的演算法，講起來可以單獨開一篇文章，這裡不展開了，想了解的讀者可以讀下《演算法導論》的相關章節。TreeMap的元素插入、刪除其實是紅黑樹節點的插入和刪除。在元素有序的前提下，找到特定的key（以及對應的value）同樣是使用了紅黑樹的查詢方法。