Java——集合框架(Map)

简介: Java——集合框架(Map)

6 Map


6.1 Map 特点和基本操作


Map 接口与 Collection 接口不同,这个接口的元素是“键值对”。其中,键值对的特点是:键不可以重复,值可以重复。


Map 接口中的一些基本操作罗列如下:


Object get(Object key)


这个方法完成的功能是,通过键对象 key,来找到相应的值对象。


put(Object key, Object value)


这个方法是把一个键值对放入 Map 中。如果键不存在,则在 Map 中新增一个键值对。如果键已存在,则把新值替换旧值。

System.out.println(map.get(“2002”));
map.put(“2002”, “Brazil”);
System.out.println(map.get(“2002”));
map.put(“2002”, “China”);
System.out.println(map.get(“2002”));
remove(Object key)


这个方法根据一个键,删除一个键值对。



Set keySet()


这个方法返回所有键的集合。由于在 Map 中,键没有顺序,且不可以重复,因此所有的键对象组成的就是一个 Set。也就是说,


keySet 方法返回的是一个 Set,这个


Set 就是所有键对象的集合。


Collection values()


values 方法返回类型是一个 Collection,返回的是所有值对象的集合。


containsKey / containsValue


这两个方法用来判断在 Map 中键是否存在,或者值是否存在。


size()


这个方法返回 Map 中键值对的个数


isEmpty()


判断 Map 是否为空


clear()


清空 Map


entrySet


这个方法返回值类型是一个 Set 集合,集合中放的是 Map.Entry 类型。这个方法是用来做键值对遍历的,在讲解遍历的时候还会给大家讲到。


6.2 遍历


首先先使用一个 Map 接口的实现类:HashMap。创建相应的 HashMap 对象,并放入一些初始值

import java.util.*;
public class TestMap {
     public static void main(String args[]){
         Map map = new HashMap();
         map.put("2006", "Italy");
         map.put("2002", "Brazil");
         map.put("1998", "France");
         map.put("1994", "Brazil");
     }
}

在这个 Map 的基础上,我们开始对 Map 进行遍历。由于 Map 管理的是键值对,因此对于 Map 而言,有多种遍历的方式:键遍历、键值遍历、利用 Map.Entry 进行键值遍历。



6.2.1 键遍历与键值遍历


键遍历指的是遍历所有的键。键遍历的实现非常简单:通过调用 Map 接口中的 keySet方法,就能获得所有键的集合。然后,就可以像遍历普通 Set 一样遍历所有键对象的集合。键遍历参考代码如下:

Set set = map.keySet();
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()){
    System.out.println(iter.next());
}

键遍历输出结果如下:


2006


1998


2002


1994



可以看到,键遍历输出了集合中所有的键,并且,键并没有顺序。


在键遍历的基础上更进一步,能够遍历所有的键值对。思路如下:利用键遍历能够遍历所有的键,而在遍历键的时候,可以使用get 方法,通过键找到对应的值。键值遍历的参考代码如下:

Set set = map.keySet();
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()){
    Object key = iter.next();
    Object value = map.get(key);
    System.out.println(key + "--->" + value);
}

键值遍历的结果如下:


2006--->Italy


1998--->France


2002--->Brazil


1994--->Brazil


可以看到,键值遍历时能够输出键值对这种一一对应的关系。



6.2.2 值遍历


除了键遍历以及键值遍历之外,Map 接口还有一种遍历方式:值遍历。值遍历表示的是遍历 Map 中所有的值对象。与键遍历类似,我们对 Map 进行值遍历的思路也很简单:首先利用 Map 的 values()方法获得 Map 中所有值的集合。需要注意的是,values()方法返回的是一个 Collection 类型的对象,因此,应当用迭代遍历的方式,遍历这个 Collection。参考代码如下:

Collection conn = map.values();
Iterator iter = conn.iterator();
while(iter.hasNext()){
    System.out.println(iter.next());
}

这样,我们就遍历了 Map 中的所有值。输出结果如下:


Italy


France


Brazil


Brazil



6.2.3 利用 Map.Entry 进行遍历


在 Map 接口中,有一个方法叫做 entrySet。这个方法返回一个 Set 集合,这个集合中装的元素的类型是 Map.Entry 类型。Map.Entry 是 Map 接口的一个内部接口。这个接口封装了 Map 中的一个键值对。在这个接口中,主要定义了这样几个方法:


getKey() : 获得该键值对中的键


getValue(): 获得该键值对中的值


setValue():修改键值对中的值


因此,利用 Map.Entry 也可以进行遍历。相关代码如下:

Set set = map.entrySet();
Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()){
    Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
    System.out.println(entry.getKey() + "-->" + 
    entry.getValue());
}

注意,在赋值的时候,应当把 iter.next 的返回值强转成 Map.Entry 类型才可以。结果如下:



2006-->Italy


1998-->France


2002-->Brazil


1994-->Brazil


可以看到,用 Map.Entry 进行遍历,以及使用 keySet()方法以及 get()方法进行键值,这两种遍历的结果是一样的。


6.3 实现类


Map 接口主要的实现类就是 HashMap 和 LinkedHashMap,此外还有一个使用较少的Hashtable。HashMap 的特点是:在判断键是否重复的时候,采用的算法是 Hash 算法,因此要求作为 HashMap 的键的对象,也应该正确覆盖 equals 方法和 hashCode 方法。LinkedHashMap 和 HashMap 之间的区别有点类似于 LinkedHashSet 和 HashSet 之间的区别:LinkedHashMap 能够保留键值对放入 Map 中的顺序。


image.png


要注意,HashMap 和 Hashtable 有两方面的区别。一方面,这两个实现类一个是重量级,一个是轻量级。这类似于 ArrayList 和 Vector 的区别,也就是说,Hashtable 中的所有方法都是同步方法,因此是线程安全的。另一方面,在于对 null 值的处理。


7 Comparable 与排序


7.1 Collections 类与 Comparable


在 java.util 包中,提供了一个 Collections 的类(注意这个类的名字,与我们的 Collection接口只相差最后一个字母 s)。这个类中所有的方法都是静态方法,也就是说,Collections类所有方法都能够通过类名直接调用。这个类为我们提供了很多使用的功能,例如:sort 方法,这个方法能够对 List 进行排序。再例如,max 方法可以找到集合中的最大值,而 min方法可以找到集合中的最小值,等等。


7.2 TreeSet 与 TreeMap


Set 接口有一个子接口:SortedSet,这个接口的特点是:元素不可重复,且经过排序。这个接口有个典型的实现类:TreeSet。要注意的是,因为 TreeSet 中要对对象进行排序,因此要求放入 TreeSet 接口中的对象都必须实现 Comparable 接口。


8 5.0 新特性:foreach 循环


foreach 循环主要要解决的是遍历的问题。对于 List 来说,我们可以采用 for 循环遍历,而对于 Set 而言,我们只能采用迭代遍历。相对 for 循环遍历而言,迭代遍历的代码比较繁琐和复杂。例如,对于一个 Set 而言,采用迭代遍历的代码如下:

Iterator iter = set.iterator();
while(iter.hasNext()){
    Object value = iter.next();
    System.out.println(value);
}

为了简化遍历的代码,在 5.0 中引入了 foreach 循环。基本语法如下:

for(变量 : 集合){
    循环体;
}
for(Object value : set){
    System.out.println(value);
}
此外,foreach 循环还能够用来遍历数组。例如下面的代码:
String[] ss = new String[]{“hello”, “world”, “java”};
for(String obj : ss){
    System.out.println(obj);
}

9 5.0 新特性:泛型


ArrayList 为了设计的更加通用,其内部保存数据的时候,保存数据的时候都采用的是 Object 类型。因为只有设计成这样,ArrayList 才能用来保存所有的 Java 对象。但是,如果把 ArrayList 设计成这样的话,就会造成之前的两个问题:我们无法象定义某个类型的数组那样,定义一个专门用于存放某个类型对象的集合。因此,我们称传统的集合对象是:类型不安全的。5.0 引入的泛型机制能够很好的解决我们上面所说的问题。



9.1 泛型的基本使用


使用 5.0 的泛型机制非常简单。例如,我们希望创建一个只能用来保存 Dog 对象的 List,可以使用如下代码:


List<Dog> list = new ArrayList<Dog>();

注意,跟原有的代码相比,在 List 接口和 ArrayList 后面,都有个后缀:。这表明,创建的 ArrayList 只能够放置 Dog 类型。此时,如果对 list 放入非 Dog 类型对象,则会产生一个编译错误,示例如下:

list.add(new Dog()); //OK
list.add(new Cat()); //!编译错误

对 Set 集合使用泛型的方法,和 List 接口使用泛型的方法类似,在此不再赘述。


9.2 泛型与多态


请看下面的例子:


List dogList = new ArrayList();


List aniList = dogList; //! 编译出错!


这两行代码中,第一行编译正确,第二行编译出错。在第一行代码中,把一个 ArrayList直接赋值给一个 List类型的引用。在这个赋值过程中,类型里有多态(把 ArrayList 赋值给 List),但是泛型是一样的(均是 Dog 的泛型)。在第二行代码中,把一个 List赋值给一个 List,这样赋值是错误的!在这个过程中,类型中没有多态(List 是相同的),而泛型有多态(一个是 Dog 的泛型,一个是 Animal 的泛型)。这句话会导致一个编译错误!


请记住这个结论:类型可以有多态,但是泛型不能够有多态!


9.3 自定义泛型化类型


现在我们定义一个类,用来表示“一对”这个概念。如果不用泛型的话,示例代码如下:

class Pair{
     private Object valueA;
     private Object valueB;
     public Object getValueA() {
         return valueA;
     }
     public void setValueA(Object valueA) {
         this.valueA = valueA;
     }
     public Object getValueB() {
         return valueB;
     }
     public void setValueB(Object valueB) {
         this.valueB = valueB;
     }
    }
public class TestPair {
    public static void main(String[] args){
         Pair p = new Pair();
         p.setValueA(new Dog());
         p.setValueB(new Dog());
     }
}

可以看到,Pair 类为了尽可能通用,使用了 Object 类型来保存一对值。但是这样就会有类型方面的问题,例如:


p.setValueA(new Dog());


p.setValueB(new Cat());


这样,这个代码就把一只猫和一条狗硬生生配成了一对,显然,我相信无论是猫还是狗都不会愿意的。

class Pair<T>{
     private T valueA;
     private T valueB;
     public T getValueA() {
         return valueA;
     }
     public void setValueA(T valueA) {
         this.valueA = valueA;
     }
     public T getValueB() {
         return valueB;
     }
     public void setValueB(T valueB) {
         this.valueB = valueB;
     }
    }
public class TestPair {
     public static void main(String[] args){
         Pair<Dog> p = new Pair<Dog>();
         p.setValueA(new Dog());
         p.setValueB(new Dog());
         // p.setValueA(new Cat()); 编译出错!
     }
}


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