Java集合框架（Map篇）

秒速五厘米 2024-03-16 19:05 73阅读 0赞

## 一、概述 ##

> Map是一种经常用于存储键值对的数据结构，在Java中可以通过**java.util.Map**接口来定义一个Map对象。Map中的每个元素都包含了一个键和一个值，键和值可以是任意类型的对象。

在Map中，键是唯一的，而值则可以重复。可以使用`put()`方法向Map中添加元素，使用`get()`方法通过键来访问值，使用`keySet()`方法获取Map中所有键的集合，使用values()方法获取Map中所有值的集合。另外，Map还提供了很多其他方法，如**containsKey()、containsValue()、remove()等。**

常见的Map实现类有`HashMap、TreeMap、LinkedHashMap`，它们的实现方式不同，适用于不同的场景。HashMap使用哈希函数进行元素的散列存储，可以快速进行**插入、删除和查找**；TreeMap则使用红黑树进行存储，可以对元素进行有序遍历；而`LinkedHashMap`则维护了元素的插入顺序，可以按照插入顺序遍历元素。  
![在这里插入图片描述][59b58d2bdeb646d4ad5d6e998bf2ae6b.png]

## 二、map集合的特点 ##

Map集合的特点包括：

1.  键值对存储。Map中存储的元素是以键值对的形式保存的，每个键值对包含一个键对象和一个值对象，可以根据键对象获取对应的值对象。
2.  键的唯一性。在Map中，每个键对象是唯一的，不能存在相同的键对象，如果向Map中添加一个已经存在的键对象，则会替换掉原有的值对象。
3.  支持null键和null值。HashMap和Hashtable支持null键和null值，TreeMap和ConcurrentHashMap不允许有null键。
4.  无序性。HashMap和Hashtable等散列表实现的Map在存储键值对时并不是以顺序方式存储的，因此不能保证元素的顺序。但如果使用LinkedHashMap，则可以按照插入顺序或访问顺序进行遍历。
5.  高效性。访问和修改Map集合中的元素都非常高效，可以通过哈希表实现，时间复杂度为O(1)。
6.  可以存储不同类型的键值对。Map集合可以存储任意类型的键和值，如基本数据类型、自定义对象等。

综上所述，Map集合是一种非常实用的数据结构，在Java中广泛应用于各种场景中，如缓存、配置等。

**总结：主要的特点就是键值对的形式来存储**

### 1、集合的基本操作 ###

Map集合的基本操作包括：

1.  添加元素：使用put()方法向Map中添加元素，语法：`map.put(key, value)`，其中key为键对象，value为值对象。
2.  获取元素：使用get()方法通过键来获取对应的值，语法：`map.get(key)`，其中key为键对象。
3.  删除元素：使用remove()方法通过键来删除对应的键值对，语法：`map.remove(key)`，其中key为键对象。
4.  判断是否包含键或值：使用containsKey()、containsValue()方法来判断Map中是否包含指定的键或值，语法：`map.containsKey(key)`或`map.containsValue(value)`，其中key为键对象，value为值对象。
5.  遍历元素：可以使用keySet()、entrySet()和values()方法来遍历Map中的所有键、值或键值对。

*  keySet()方法返回一个包含所有键的Set集合，可以遍历所有键，语法：`map.keySet()`
 *  entrySet()方法返回一个包含所有键值对的Set集合，可以遍历所有键值对，语法：`map.entrySet()`
 *  values()方法返回一个包含所有值的Collection集合，可以遍历所有值，语法：`map.values()`

#### 1）添加 ####

![在这里插入图片描述][86d1cd21f9564f989d0e9abd4b177a4f.png]  
输出结果：  
![在这里插入图片描述][bf5d216d27964b3f996b3b90157ecbc1.png]

#### 2）删除元素 ####

> 删除元素是根据**map**集合的**key**来删除的

![在这里插入图片描述][fd47dae47c644ba7aa80076463bfd916.png]  
输出结果：  
![在这里插入图片描述][3ab4b549331946099e52574fc4863353.png]

#### 3）修改元素 ####

> 因为**map**集合是没有下标的，所以不能根据下标来进行修改，如代码里我所说的，**键**（key）是一样的会被覆盖，利用这个特性我们可以用这种方法进行修改**value**值

![在这里插入图片描述][8ab8df60095545d4909ca7945d7b3efb.png]  
输出的结果：  
![在这里插入图片描述][46f7ac09db9e411c87105cc0b52c46a2.png]

#### 4）获取 ####

> 我们获取值是根据map集合的`get()`方法中根据`key`来获取的

![在这里插入图片描述][c9858c80d16249308b0d117048315ff0.png]  
输出结果：

![在这里插入图片描述][3203e5f05448434a858a18b43cf00ab9.png]

#### 5）遍历Map ####

> 因为map集合不是继承`Collection`，所以遍历方式和list、set集合不一样  
> 我这里提供了三种的遍历方式：

1.  获取map集合的键  
    ![在这里插入图片描述][cfb3615678df44c486b42fbf97280cd3.png]  
    输出结果：  
    ![在这里插入图片描述][7b37d166c06442ec83190980786c07d2.png]
2.  拿到map集合的映射关系  
    ![在这里插入图片描述][712eafbec20342968f484e2b2079704d.png]  
    输出结果：  
    ![在这里插入图片描述][3c633a15d05047fd9c84a064d8c2d785.png]
3.  遍历的只是map集合的值

![在这里插入图片描述][16eebb0ee6c44b7182db097b81411505.png]  
输出结果：  
![在这里插入图片描述][67b13473fa1042c9b8af696c2d7148e5.png]

## 三、扩展 ##

### 1、统计字符串出现的次数 ###

> 随机给定一个字符串，把重复的字符串进行统计。 因为键值对的特点：键不可以重复，但是键对应的值可以被覆盖。

实现的步骤：

1.  把需要统计的字符串获取
2.  把字符串遍历
3.  以字符做为map集合的key，在map集合中寻找key对应的值是否存在；  
    如果存在，key对应的值+1进行key的覆盖  
    反之，key对应的值默认为1
4.  遍历map集合  
    ![在这里插入图片描述][93b0114673854333ab00f2099c170c77.png]  
    输出结果：  
    ![在这里插入图片描述][35ced1f2bda1478aac7bdaf16efae0f6.png]

### 2、泛型的作用 ###

泛型的作用主要有以下几个方面：

1.  **类型安全**。使用泛型可以让代码更加安全，避免因类型不匹配而出现编译错误或运行时异常。在编译时，编译器会对泛型进行类型检查，保证类型的一致性。
2.  **代码复用**。使用泛型，可以编写通用的代码，这样可以增强代码的复用性，避免重复编写类似的代码，提高代码的开发效率。
3.  **提高代码清晰度和可维护性**。使用泛型可以让代码更加清晰明了，可以方便地理解和维护代码。在使用泛型时，可以明确地指定类型参数，避免代码中出现类型转换等不必要的代码。
4.  **集合的统一化**。Java中的集合类都使用了泛型，这使得集合类在使用时更加方便和统一，可以避免类型不匹配的问题，同时也方便了在集合中操作元素的过程中进行类型转换。

综上所述，泛型是Java中非常重要的一项功能，它可以让代码更加**安全、清晰、易维护和高效**，是Java编程中不可或缺的一部分。

#### 1）示例代码1： ####

![在这里插入图片描述](https://img-blog.csdnimg.cn/a3c4f21a9d7b4852a550273fd3574865.png)

输出结果：  
![在这里插入图片描述][64df5ac9fa1043b3be732971547f648e.png]

> 如果我用字符串：他就会出现报错

![在这里插入图片描述][0a1a0aa134bb456c814bb09f0394a0e2.png]

#### 2）示例代码2： ####

/**
     * 一个普通类
     * 
     * @author tgq
     *
     * @param <T>
     */
    class GenericClass<T> {
        
    	private T value;
    
    	public GenericClass(T value) {
        
    		this.value = value;
    	}
    
    	public T getValue() {
        
    		return value;
    	}
    
    	public void setValue(T value) {
        
    		this.value = value;
    	}
    }

> 在这个泛型类中，定义了一个值为T类型的成员变量，以及Getter和Setter方法用来访问这个成员变量。通过使用泛型类型，这个类可以接受任何类型的参数，可以在实例化时指定具体的类型。

/**
    	 * 
    	 * @author tgq
    	 * @param args
    	 */
    	public static void main(String[] args) {
        
    
    		GenericClass<Integer> intObj = new GenericClass<>(10);
    		System.out.println(intObj.getValue()); // 输出：10
    		intObj.setValue(20);
    		System.out.println(intObj.getValue()); // 输出：20
    
    		GenericClass<String> strObj = new GenericClass<>("Hello");
    		System.out.println(strObj.getValue()); // 输出：Hello
    		strObj.setValue("World");
    		System.out.println(strObj.getValue()); // 输出：World
    
    }

> 在这段示例代码中，首先创建了一个类型为**Integer**的泛型对象intObj，然后使用Getter方法获取它的值，并使用Setter方法将值修改为20。接着创建了一个类型为String的泛型对象strObj，同样使用Getter和Setter方法访问和修改它的值。由于使用了泛型类，可以方便地使用不同类型的对象，避免了使用Object类型的代码中需要进行类型转换的问题。

### 3、集合工具类 ###

Arrays和Collections都是Java中常用的工具类，它们为数组和集合类提供了一些常用的方法，方便了开发者对这些对象的操作和处理。

#### 1)arrays ####

Arrays类提供了一些静态方法，用于操作数组，包括排序、查找、复制等。以下是Arrays的一些常用方法：

1.  Arrays.sort()方法：用于对数组进行排序，语法：`Arrays.sort(array)`，其中array为要排序的数组对象。
2.  Arrays.binarySearch()方法：用于在有序数组中查找指定元素的位置，语法：`Arrays.binarySearch(array, key)`，其中array为要查找的数组对象，key为要查找的元素。
3.  Arrays.copyOf()方法：用于复制数组，语法：`Arrays.copyOf(original, newLength)`，其中original为要被复制的原始数组，newLength为新数组的长度。

示例：  
![在这里插入图片描述][f47b7fc25b8c48bfb80920f9e0d14079.png]  
输出结果：  
![在这里插入图片描述][66ea636a6561407b98c992716f1b910b.png]

#### 2)Collections ####

Collections类提供了一些静态方法，用于操作集合类，包括排序、查找、复制等。以下是Collections的一些常用方法：

1.  Collections.sort()方法：用于对集合进行排序，语法：`Collections.sort(list)`，其中list为要排序的集合对象。
2.  Collections.binarySearch()方法：用于在有序集合中查找指定元素的位置，语法：`Collections.binarySearch(list, key)`，其中list为要查找的集合对象，key为要查找的元素。
3.  Collections.copy()方法：用于复制集合，语法：`Collections.copy(dest, src)`，其中dest为目标集合，src为源集合。

示例：  
![在这里插入图片描述][792efdfa59dc475e92fe510e5c04aeaf.png]  
输出结果：  
![0774c1d14fb94c7aa31a1857fdf110f7.png][]

**【总结】**

在这个示例代码中，首先定义了一个数组和一个集合，并使用Arrays.asList()方法将数组转换成集合。接着对数组和集合分别进行排序，使用binarySearch()方法查找元素位置，使用copyOf()和copy()方法复制数组和集合，最后输出结果。可以看到，Arrays和Collections提供的方法可以方便地对数组和集合进行操作，节省开发者的时间和精力。

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