1,Map:映射表数据结构,通过key-value完成映射。HashMap的子实现主要包括:HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、WeakHashMap、ConcurrentHashMap、IdentityHashMap。以下总结摘录自《Thingking In Java》

-1,HashMap:使用Map集合的默认选择。因为HashMap对速度进行了优化。HashMap是Map基于散列表的实现,并取代了Hashtable。插入和查询的效率相对固定。可以通过构造器设置容量和负载因子以调整容器的性能。
-2,LinkedHashMap:类似于HashMap,但是迭代遍历的时候,取得的顺序是其插入顺序。只比HashMap慢一点,但是在迭代访问时反而更快,因为其使用链表维护内部次序。
-3,TreeMap:基于红黑树的实现(大学毕业面试百度的时候,被问道红黑树,然后被鄙视了。)。查看键值对时,会被排序(次序由Comparable或Comparator决定)。TreeMap的特点是得到的结果是排序后的。TreeMap是唯一一个带有subMap方法的Map,可以返回一个子Map。
-4,WeakHashMap:弱键映射,允许释放映射所指向的对象。这是为了解决特殊问题设置的,比如希望对象能够被垃圾回收机制尽快回收。
-5,ConcurrentHashMap:一种线程安全的Map,不涉及到同步加锁。
-6,IdentityHashMap:使用==代替equals对key值进行比较。
/** * * @(#) Main.java * @Package com.map * * Copyright © JING Corporation. All rights reserved. * */ package com.map; import java.util.HashMap;import java.util.Iterator;import java.util.LinkedHashMap;import java.util.Map;import java.util.Set;import java.util.TreeMap; /** * 类描述:Run Config设置vm参数:-Xms128M -Xmx512M -XX:PermSize=64M -XX:MaxPermSize=128M * * @author: Jing History: Jan 21, 2015 10:14:20 AM Jing Created. * */public class Main { public static void main(String[] args) { // HashMap 插入效率 Map<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<Integer, Integer>(); long startTime = System.currentTimeMillis(); addData(hashMap); long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("HashMap插入1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 272 startTime = System.currentTimeMillis(); iterMap(hashMap); endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("HashMap遍历1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 84 // System.out.println(hashMap.toString()); // LinkedHashMap Map<Integer, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<Integer, Integer>(); startTime = System.currentTimeMillis(); addData(linkedHashMap); endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("LinkedHashMap插入1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 551 LinkedHashMap HashMap // 插入和遍历的数据越大,数值的差异越明显 startTime = System.currentTimeMillis(); iterMap(linkedHashMap); endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("LinkedHashMap遍历1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 85 LinkedHashMap HashMap // 插入和遍历的数据越大,数值的越接近 // System.out.println(linkedHashMap.toString()); Map<Integer, Integer> treeMap = new TreeMap<Integer, Integer>(); startTime = System.currentTimeMillis(); addData(treeMap); endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println(" TreeMap插入1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 491 startTime = System.currentTimeMillis(); iterMap(treeMap); endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println(" TreeMap遍历1000000条数据,用时: " + (endTime - startTime));// 538// System.out.println(treeMap.toString()); } /** * * 方法说明:向Map中添加数据 * * Author: Jing Create Date: Jan 21, 2015 10:40:18 AM */ static void addData(Map<Integer, Integer> map) { for (int i = 0; i <= 1000000; i++) { int value = (int) (Math.random() * i); map.put(i, value); } } /** * * 方法说明:遍历Map * * Author: Jing Create Date: Jan 21, 2015 10:41:00 AM */ static void iterMap(Map<Integer, Integer> map) { Set<Integer> keySet = map.keySet(); Iterator<Integer> iter = keySet.iterator(); while (iter.hasNext()) { int key = iter.next(); map.get(key); } }}2,HashMap:
-1,基于哈希表的Map接口实现,并允许null值和null键。此类不保证映射顺序,特别是不保证该顺序恒久不变。
-2,HashMap的实例有两个参数影响性能分布:初始容量和加载因子。容量是哈希表中桶的数量,出事容量只是哈希表在初始化是创建的容量。加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。当哈希表中的条目数超出了加载因子和当前容量的乘时,则要对哈希表进行rehash操作,从而哈希表将拥有之前两倍的桶数。即,哈希表中存储的数据量=加载因子 * 当前容量(桶数)。
所以不能将初始容量设置的太高,或将加载因子设置的太低。默认加载因子为0.75。加载因子过小会造成空间的浪费,加载因子过高会造成哈希表中冲突的增加。
此处需要自己阅读下哈希表的数据结构。
3,HashMap继承关系:
4,Map接口:Map接口虽然不继承Collection接口,但是仍然可视为一种Collection视图。Map接口定义了Map子集的所有共用特性方法,并定义了内部类Map.Entry类。Map.Entry存储了Map的key-value对,该类提供了getValue和getKey方法。
5,AbstractMap:实现Map接口的主要实现,方便开发人员重写Map接口。
6,HashMap的静态变量:
-1,初始化容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
-2,最大容量: 2的30次方
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
-3,默认加载因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;7,HashMap的成员变量:
-1,Entry[] table:存储Entry键值对对象的数组。相当于hash算法中的初始数组。
transient Entry[] table;
-2, int size:key-value键值对的数量。
transient int size;
-3,int threshold:需要下次扩展的长度,结果为capacity * load
int threshold; -4,int modCount:HashMap结构化修改次数
transient volatile int modCount;
-5,entrySet
// Views private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;8,主要方法:
-1,put(K key, V value):
public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value);//如果key为空,执行putForNullKey方法
int hash = hash(key.hashCode());//获取到key对应的hashCode值 int i = indexFor(hash, table.length);//求取对应hashCode值在table中的位置 for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {//判断对应算出哈希表中的位置是否存在元素,如果存在元素,判断该Entry链。如果hash值相等,并且key相同,则替换值 Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++;//结构化修改计数器加1 addEntry(hash, key, value, i);//在对应哈希表的位置中增加Entry对象。 return null; }此处的for循环判断Entry链,即HashMap是使用哈希表的数据结构存放,但是对应哈希值相同的元素,使用链表在该位置存放。我们可以看Entry的源码:
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final K key; V value; Entry<K,V> next;//链表,标识同一哈希值的下一实体 final int hash;根据put方法,可以查看对应的几个方法。
putForNullKey:放置null Key。
private V putForNullKey(V value) { for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) { if (e.key == null) {//查找table中的null key替换value V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } modCount++; addEntry(0, null, value, 0); return null; }addEntry方法:在对应table数组的buketIndex位置上,增加新的Entry对象,并使新Entry对象的next指向原有Entry对象。
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); if (size++ >= threshold)//存储元素加1,并在加1后判断是否超过了阀值,阀值在初始化HashMap时初始化。 resize(2 * table.length); }参考Entry对象的构造方法,很容易理解此处的代码:
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) { value = v; next = n; key = k; hash = h; }-2,get(Object k):
public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey(); int hash = hash(key.hashCode());//获取哈希值 for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];//获取对应哈希值的Entry链,遍历Entry链,查找到对应key的Entry对像,返回对应Entry的value。 e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) return e.value; } return null; }-3,remove(Object key):
public V remove(Object key) { Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e.value); } final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());//获取hash值 int i = indexFor(hash, table.length);//hash在哈希表中的位置 Entry<K,V> prev = table[i];//获取对应值的Entry链的首元素 Entry<K,V> e = prev; while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next;//遍历Entry链,查找值,从Entry链中移除 Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { modCount++; size--; if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } return e; }-4,HashIterator:HashMap对应的迭代器
private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> { Entry<K,V> next; // next entry to return int expectedModCount; // For fast-fail int index; // current slot Entry<K,V> current; // current entry HashIterator() { expectedModCount = modCount; if (size > 0) { // advance to first entry Entry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } } public final boolean hasNext() { return next != null; } final Entry<K,V> nextEntry() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); Entry<K,V> e = next; if (e == null) throw new NoSuchElementException(); if ((next = e.next) == null) { Entry[] t = table; while (index < t.length && (next = t[index++]) == null) ; } current = e; return e; } public void remove() { if (current == null) throw new IllegalStateException(); if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); Object k = current.key; current = null; HashMap.this.removeEntryForKey(k); expectedModCount = modCount; } }-5,keySet
private final class KeySet extends AbstractSet<K> { public Iterator<K> iterator() { return newKeyIterator(); } public int size() { return size; } public boolean contains(Object o) { return containsKey(o); } public boolean remove(Object o) { return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null; } public void clear() { HashMap.this.clear(); } }-6,三个迭代器
private final class ValueIterator extends HashIterator<V> { public V next() { return nextEntry().value; } } private final class KeyIterator extends HashIterator<K> { public K next() { return nextEntry().getKey(); } } private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> { public Map.Entry<K,V> next() { return nextEntry(); } }9,HashMap子类,LinekedHashMap
LinekedHashMap使用链表实现其底层结构。
private transient Entry<K,V> header;基于HashMap.Entry对象,其定义了链表的Entry对象:
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> { // These fields comprise the doubly linked list used for iteration. Entry<K,V> before, after; Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) { super(hash, key, value, next); } /** * Removes this entry from the linked list. */ private void remove() { before.after = after; after.before = before; } /** * Inserts this entry before the specified existing entry in the list. */ private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) { after = existingEntry; before = existingEntry.before; before.after = this; after.before = this; }删除和新增操作等,与LinkedList实现方式基本保持一致。