java中几种Map在什么情况下使用,并简单介绍原因及原理

java中几种Map在什么情况下使用,并简单介绍原因及原理,第1张

一、Map用于保存具有映射关系的数据,Map里保存着两组数据:key和value,它们都可以使任何引用类型的数据,但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。Map接口定义了如下常用的方法:

1、void clear():删除Map中所以键值对。

2、boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定key,如果包含则返回true。

3、boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含指定value,如果包含则返回true。

4、Set entrySet():返回Map中所包含的键值对所组成的Set集合,每个集合元素都是Map.Entry对象(Entry是Map的内部类)。

5、Object get(Object key):返回指定key所对应的value,如Map中不包含key则返回null。

6、boolean isEmpty():查询Map是否为空,如果空则返回true。

7、Set keySet():返回该Map中所有key所组成的set集合。

8、Object put(Object key,Object value):添加一个键值对,如果已有一个相同的key值则新的键值对覆盖旧的键值对。

9、void putAll(Map m):将指定Map中的键值对复制到Map中。

10、Object remove(Object key):删除指定key所对应的键值对,返回可以所关联的value,如果key不存在,返回null。

11、int size():返回该Map里的键值对的个数。

12、Collection values():返回该Map里所有value组成的Collection。

Map中包含一个内部类:Entry。该类封装了一个键值对,它包含了三个方法:

1、Object getKey():返回该Entry里包含的key值。

2、Object getValeu():返回该Entry里包含的value值。

3、Object setValue(V value):设置该Entry里包含的value值,并返回新设置的value值。

二、HashMap和Hashtable实现类:

1、HashMap与HashTable的区别:

1) 同步性:Hashtable是同步的,这个类中的一些方法保证了Hashtable中的对象是线程安全的。而HashMap则是异步的,因此HashMap中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率,所以如果你不需要线程安全的集合那么使用HashMap是一个很好的选择,这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销,从而提高效率。

2) 值:HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value,但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多只有一个key值为null,但可以有无数多个value值为null。

2、性能:HashMap的性能最好,HashTable的性能是最差(因为它是同步的)

3、注意:

1)用作key的对象必须实现hashCode和equals方法。

2)不能保证其中的键值对的顺序

3)尽量不要使用可变对象作为它们的key值。

三、LinkedHashMap:

它的父类是HashMap,使用双向链表来维护键值对的次序,迭代顺序与键值对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序,so性能略低于HashMap,但在迭代访问元素时有很好的性能,因为它是以链表来维护内部顺序。

四、TreeMap:

Map接口派生了一个SortMap子接口,SortMap的实现类为TreeMap。TreeMap也是基于红黑树对所有的key进行排序,有两种排序方式:自然排序和定制排序。Treemap的key以TreeSet的形式存储,对key的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。

1、Map.Entry firstEntry():返回最小key所对应的键值对,如Map为空,则返回null。

2、Object firstKey():返回最小key,如果为空,则返回null。

3、Map.Entry lastEntry():返回最大key所对应的键值对,如Map为空,则返回null。

4、Object lastKey():返回最大key,如果为空,则返回null。

5、Map.Entry higherEntry(Object key):返回位于key后一位的键值对,如果为空,则返回null。

6、Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位于key前一位的键值对,如果为空,则返回null。

7、Object lowerKey(Object key):返回位于key前一位key值,如果为空,则返回null。

8、NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInciusive):返回该Map的子Map,其key范围从fromKey到toKey。

9、SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey )返回该Map的子Map,其key范围从fromkey(包括)到tokey(不包括)。

10、SortMap tailMap(Object fromkey ,boolean inclusive):返回该Map的子Map,其key范围大于fromkey(是否包括取决于第二个参数)的所有key。

11、 SortMap headMap(Object tokey ,boolean inclusive):返回该Map的子Map,其key范围小于tokey(是否包括取决于第二个参数)的所有key。

五、WeakHashMap:

WeakHashMap与HashMap的用法基本相同,区别在于:后者的key保留对象的强引用,即只要HashMap对象不被销毁,其对象所有key所引用的对象不会被垃圾回收,HashMap也不会自动删除这些key所对应的键值对对象。但WeakHashMap的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用,则这些key所引用的对象可能被回收。WeakHashMap中的每个key对象保存了实际对象的弱引用,当回收了该key所对应的实际对象后,WeakHashMap会自动删除该key所对应的键值对。

六、IdentityHashMap类:

IdentityHashMap与HashMap基本相似,只是当两个key严格相等时,即key1==key2时,它才认为两个key是相等的 。IdentityHashMap也允许使用null,但不保证键值对之间的顺序。

七、EnumMap类:

1、EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值,创建EnumMap时必须显示或隐式指定它对应的枚举类。

2、EnumMap根据key的自然顺序,即枚举值在枚举类中定义的顺序,来维护键值对的次序。

3、EnumMap不允许使用null作为key值,但value可以。

java 中集合类的关系

参考文献:

http://zhangshixi.iteye.com/blog/674856l

https://www.cnblogs.com/leesf456/p/5308358.html

ArrayList是List接口的可变数组非同步实现,并允许包括null在内的所有元素。

底层使用数组实现

该集合是可变长度数组,数组扩容时,会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中,每次数组容量增长大约是其容量的1.5倍,这种 *** 作的代价很高。

采用了Fail-Fast机制,面对并发的修改时,迭代器很快就会完全失败,而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险

remove方法会让下标到数组末尾的元素向前移动一个单位,并把最后一位的值置空,方便GC

参考文献:

1. http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948610.htmll

2. https://www.cnblogs.com/leesf456/p/5308843.html

LinkedList是List接口的双向链表非同步实现,并允许包括null在内的所有元素。

底层的数据结构是基于双向链表的,该数据结构我们称为节点

双向链表节点对应的类Node的实例,Node中包含成员变量:prev,next,item。其中,prev是该节点的上一个节点,next是该节点的下一个节点,item是该节点所包含的值。

它的查找是分两半查找,先判断index是在链表的哪一半,然后再去对应区域查找,这样最多只要遍历链表的一半节点即可找到

参考文献: http://zhangshixi.iteye.com/blog/672697

参考文献: http://blog.csdn.net/lizhongkaide/article/details/50595719

HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现,允许使用null值和null键,但不保证映射的顺序。

底层使用数组实现,数组中每一项是个单向链表,即数组和链表的结合体;当链表长度大于一定阈值时,链表转换为红黑树,这样减少链表查询时间。

HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Node对象。HashMap底层采用一个Node[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Node对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Node时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Node。

HashMap进行数组扩容需要重新计算扩容后每个元素在数组中的位置,很耗性能

采用了Fail-Fast机制,通过一个modCount值记录修改次数,对HashMap内容的修改都将增加这个值。迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount,在迭代过程中,判断modCount跟expectedModCount是否相等,如果不相等就表示已经有其他线程修改了Map,马上抛出异常

参考文献: http://blog.csdn.net/zheng0518/article/details/42199477

Hashtable是基于哈希表的Map接口的同步实现,不允许使用null值和null键

底层使用数组实现,数组中每一项是个单链表,即数组和链表的结合体

Hashtable在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Entry对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Entry时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

synchronized是针对整张Hash表的,即每次锁住整张表让线程独占

参考文献: http://blog.csdn.net/zheng0518/article/details/42199477

ConcurrentHashMap允许多个修改 *** 作并发进行,其关键在于使用了锁分离技术。

它使用了多个锁来控制对hash表的不同段进行的修改,每个段其实就是一个小的hashtable,它们有自己的锁。只要多个并发发生在不同的段上,它们就可以并发进行。

ConcurrentHashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理,这个整体就是一个Entry对象。Hashtable底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对,当需要存储一个Entry对象时,会根据key的hash算法来决定其在数组中的存储位置,在根据equals方法决定其在该数组位置上的链表中的存储位置;当需要取出一个Entry时,也会根据key的hash算法找到其在数组中的存储位置,再根据equals方法从该位置上的链表中取出该Entry。

与HashMap不同的是,ConcurrentHashMap使用多个子Hash表,也就是段(Segment)

ConcurrentHashMap完全允许多个读 *** 作并发进行,读 *** 作并不需要加锁。如果使用传统的技术,如HashMap中的实现,如果允许可以在hash链的中间添加或删除元素,读 *** 作不加锁将得到不一致的数据。ConcurrentHashMap实现技术是保证HashEntry几乎是不可变的。

参考文献: http://zhangshixi.iteye.com/blog/673143l

HashSet由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持,不保证set的迭代顺序,并允许使用null元素。

基于HashMap实现,API也是对HashMap的行为进行了封装,可参考HashMap

参考文献: http://zhangshixi.iteye.com/blog/673789l

LinkedHashMap继承于HashMap,底层使用哈希表和双向链表来保存所有元素,并且它是非同步,允许使用null值和null键。

基本 *** 作与父类HashMap相似,通过重写HashMap相关方法,重新定义了数组中保存的元素Entry,来实现自己的链接列表特性。该Entry除了保存当前对象的引用外,还保存了其上一个元素before和下一个元素after的引用,从而构成了双向链接列表。

参考文献: http://zhangshixi.iteye.com/blog/673319l

对于LinkedHashSet而言,它继承与HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存所有元素,它继承与HashSet,其所有的方法 *** 作上又与HashSet相同。

1、将数据库数据存储在第一个map集合中;

2、将第一个map集合中的数据拷贝到第二个map集合中;

3、将第一个map集合中的数据清空;

4、将第二个map集合中的数据拷贝到第一个map集合中;

5、将第二个map集合中的数据清空;

6、重复以上步骤,实现数据库数据的回切换存储。


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