Java 映射(Map)和集合(Set) 用法总结

1、定义层面

Map 接口定义映射，存储一组键值对的映射关系。

Set 接口定义集合，存储一组互不相同的元素，该接口继承了 Collection 接口。

2、Map 接口的概念和常用方法
Map 接口存储一组键值对的映射关系，映射中的每个键对应一个值。映射中不能有重复的键，否则会出现一个键对应多个值的情况，这违背了映射的定义。

（1）放置键值对
放置键值对的方法有 put 和 putAll，其中 put 一次放置一个键值对，putAll 一次将另一个映射中的键值对全部添加道当前映射中。在映射中放置键值对时，如果映射中没有对应的键，则在映射中新建一个键值对，否则用新的键值对覆盖原来的相同键的键值对。

（2）删除键值对
删除键值对的方法有 remove 和 clear，其中 remove 删除指定键的键值对，clear 删除当前映射中的全部键值对。

（3）判断包含键或值
判断包含键或值的方法有 containsKey 和 containsValue，其中 containsKey 判断映射中是否包含指定的键，containsValue判断映射中是否包含指定的值。

（4）根据键获得值
根据键获得值得方法有 get，该方法返回映射中指定键的值。

（5）获得键或键值对的集合
获得键或键值对的集合的方法有 entrySet 和 keySet，其中 entrySet 返回映射的所有键值对的集合，keySet 返回映射的所有键的集合。

（6）获得值的容器
获得值的容器的方法有 values，该方法返回映射的所有值的容器。

（7）其他方法
方法 isEmpty 判断当前映射是否为空（即不包含键值对），方法 size 返回映射中的键值对数目。

（8）Map 接口的实现类 HashMap、Hashtable 和 TreeMap

HashMap 和 Hashtable

HashMap 类是散列映射，通过散列函数计算键对应的存储位置，因此可以快速地完成放置键值对、删除键值对、根据键获得值的操作。

//初始化方法
Map<Character,Integer>change=new HashMap<Character,Integer>(){{put('I',1);put('V',5);put('X',10);put('L',50);put('C',100);put('D',500);put('M',1000);}};

JDK 1.8 之前的 HashMap 的底层通过数组和链表实现，如果出现冲突则通过拉链法解决冲突。JDK 1.8 在解决冲突时的实现有较大变化，当链表长度大于阈值（默认为 8）时，将链表转化为红黑树，以减少搜索时间。

Hashtable 类是散列表，其功能和 HashMap 相似。以下是 HashMap 和 Hashtable 的部分区别。

HashMap 不是线程安全的，Hashtable 的大多数方法用关键字 synchronized 修饰，因此 Hashtable 是线程安全的。在不需要保证线程安全的情况下，HashMap 的效率高于 Hashtable。

HashMap 允许键或值为 null，只能有一个键为 null，可以有一个或多个键对应的值为 null，Hashtable 不允许键或值为 null。

从 JDK 1.8 开始，HashMap 在链表长度大于阈值（默认为 8）时，将链表转化为红黑树以减少搜索时间，Hashtable 没有这样的机制。

TreeMap

TreeMap 是有序映射，键可以使用 Comparable 接口或 Comparator 接口排序。

TreeMap 的底层实现是红黑树，通过红黑树维护映射的有序性。由于要维护映射的有序性，因此 TreeMap 的各项操作的平均效率低于 HashMap，但是 TreeMap 可以按照顺序获得键值对。

3、Set 接口的定义和常用方法
Set 接口存储一组互不相同的元素，一个集合中不存在两个相等的元素。

Set 接口继承了 Collection 接口，没有引入新的方法或常量，只是规定其实例不能包含相等的元素。

（1）Set 接口的实现类 HashSet 和 TreeSet

HashSet

HashSet 类是散列集合，其底层实现基于 HashMap。当对象加入散列集合时，需要判断元素是否重复，首先通过方法 hashCode 计算对象的散列码检查是否有对象具有相同的散列码，如果没有相同的散列码则没有重复元素，否则再通过方法 equals 检查是否有相等的对象。

根据散列约定，如果两个对象相同，它们的散列码一定相同，因此如果在子类中重写了 equals 方法，必须在该子类中重写 hashCode 方法，以保证两个相等的对象对应的散列码是相同的。

TreeSet

TreeSet 类是有序集合，其底层实现基于 TreeMap。和 TreeMap 相似，TreeSet 可以使用 Comparable 接口或 Comparator 接口对元素排序。

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