博主打算从0-1讲解下java基础教学，今天教学第十篇：Java中Map详解说明。
在 Java 编程中，Map 接口代表了一种键值对的集合，每个键对应一个值。Map 接口提供了一系列操作方法，可以方便地对键值对进行增删改查等操作。本文将介绍 Map 接口的基本概念以及如何在 Java 中使用 Map 接口。
一、Map 接口概述
Map 接口是 Java Collections Framework 中的一部分，位于 java.util 包中。它是一个接口，代表了一种键值对的集合，每个键对应一个值。Map 接口允许键值对具有唯一性，即同一个键只能对应一个值。
Map 接口的主要特点包括：
- 键的唯一性：Map 中的键是唯一的，不能包含重复的键。
- 允许空键和空值：Map 中可以包含空键和空值。
- 可以通过键来查找值：可以通过键来查找对应的值，并且可以根据需要修改、删除或者添加键值对。
二、Map 接口的常见实现类
Java 中常见的 Map 接口的实现类包括：
- HashMap：基于哈希表实现的键值对集合，无序且不保证键值对的顺序。
- TreeMap：基于红黑树实现的键值对集合，按键的自然顺序或者自定义顺序进行排序。
- LinkedHashMap：继承自 HashMap，内部使用双向链表维护键值对的顺序，可以保持键值对的插入顺序或者访问顺序。
在本文中，我们将主要介绍 HashMap 的使用。
三、使用示例
下面是一个使用 Map 接口的 HashMap 实现的示例代码：
import java.util.HashMap; import java.util.Map; public class Main { public static void main(String[] args) { // 创建一个 HashMap 对象 Map<String, Integer> myMap = new HashMap<>(); // 添加键值对到集合 myMap.put("Apple", 10); myMap.put("Banana", 20); myMap.put("Orange", 30); // 获取集合大小 int size = myMap.size(); System.out.println("Map size: " + size); // 访问集合中的值 System.out.println("Value for key 'Apple': " + myMap.get("Apple")); System.out.println("Value for key 'Banana': " + myMap.get("Banana")); // 遍历集合并打印每个键值对 System.out.println("All key-value pairs:"); for (Map.Entry<String, Integer> entry : myMap.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + " -> " + entry.getValue()); } // 检查集合中是否包含某个键 boolean containsKey = myMap.containsKey("Banana"); System.out.println("Does map contain key 'Banana'? " + containsKey); // 删除集合中的某个键值对 myMap.remove("Banana"); System.out.println("After removing key 'Banana':"); System.out.println(myMap); // 清空集合 myMap.clear(); System.out.println("After clearing the map:"); System.out.println(myMap); } }
四、 HashMap，TreeMap，LinkedHashMap区别
1、HashMap
- 数据结构：HashMap 基于哈希表实现，内部使用数组和链表/红黑树（JDK8+）来存储键值对。
- 无序性：HashMap 不保证键值对的顺序，即遍历时输出的顺序可能是随机的。
- 性能：HashMap 的插入、删除和查找操作的平均时间复杂度为 O(1)，具有很好的性能。
- 允许空键和空值：HashMap 允许键和值都为 null。
2、TreeMap
- 数据结构：TreeMap 基于红黑树实现，内部使用红黑树来存储键值对，并且保持键的有序性。
- 有序性：TreeMap 会按键的自然顺序或者自定义顺序进行排序，因此遍历时输出的键值对是有序的。
- 性能：TreeMap 的插入、删除和查找操作的时间复杂度为 O(log n)，比 HashMap 略慢。
- 不允许空键：TreeMap 不允许键为 null，但允许值为 null。
3、LinkedHashMap
- 数据结构：LinkedHashMap 继承自 HashMap，内部使用双向链表来维护键值对的顺序，可以保持插入顺序或者访问顺序。
- 有序性：LinkedHashMap 可以按照插入顺序或者访问顺序来遍历输出键值对。
- 性能：LinkedHashMap 的性能与 HashMap 类似，但由于额外维护了链表，可能会稍微慢一些。
- 允许空键和空值：LinkedHashMap 允许键和值都为 null。
4、输出排序情况示例
下面是一个示例，展示了对 HashMap、TreeMap 和 LinkedHashMap 进行添加元素后的输出排序情况：
import java.util.HashMap; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Map; import java.util.TreeMap; public class Main { public static void main(String[] args) { // HashMap 示例 Map<String, Integer> hashMap = new HashMap<>(); hashMap.put("Banana", 2); hashMap.put("Apple", 1); hashMap.put("Orange", 3); hashMap.put("Cool", 5); hashMap.put("Door", 4); System.out.println("HashMap:"); System.out.println(hashMap); // TreeMap 示例 Map<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>(); treeMap.put("Banana", 2); treeMap.put("Apple", 1); treeMap.put("Orange", 3); treeMap.put("Cool", 5); treeMap.put("Door", 4); System.out.println("TreeMap:"); System.out.println(treeMap); // LinkedHashMap 示例 Map<String, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>(); linkedHashMap.put("Banana", 2); linkedHashMap.put("Apple", 1); linkedHashMap.put("Orange", 3); linkedHashMap.put("Cool", 5); linkedHashMap.put("Door", 4); System.out.println("LinkedHashMap:"); System.out.println(linkedHashMap); } }
很明显：
- hashMap的输出，顺序是随机的。
- treeMap的输出，是根据字母自然排序的。是根据键的自然顺序或者通过传入的比较器（Comparator）进行排序的。
- linkedHashMap的输出，是按照你插入的顺序。
这里要注意一下，当你多次运行程序时，你会发现hashmap的输出趋向于有序？
这里解答下：
虽然 HashMap 不保证元素的顺序，但是在实际使用中，对于相同的哈希表大小和相同的哈希函数，相同的元素插入顺序往往会导致相同的哈希码分布，从而使得元素在哈希表中的位置趋于相同，进而使得元素的遍历顺序看起来是有序的。这种现象称为“桶中的元素顺序”。
但是，这种“有序性”仅仅是一种“看起来”的现象，实际上 HashMap 并不保证元素的顺序，因此不应该依赖于遍历结果的顺序。如果需要有序的遍历，应该使用 TreeMap 或者 LinkedHashMap，它们会根据键的自然顺序或者插入顺序进行有序遍历。
