在Java中，Set的底层事实上是基于Map实现的，Map内部封装了一个Entry内部接口，由实现类来封装key-value对，当value值均为null时，key的集合就形成了Set。因此，Map集合具有如下的一些特点：
1. Key集因为是Set的实现，因此是无顺序、不可重复的。
2. Value集是List的实现，因此是可以重复的，每个元素根据key来索引。
3. Map内部包含一个Entry内部接口，用于定义key-value对，由实现类来对外提供查找和设置value的方法。
Map的基本功能如下：
1 public class TestMapBasic { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); 5 //添加键值对,value可重复 6 map.put("AAA", 110); 7 map.put("BBB", 120); 8 map.put("CCC", 20); 9 map.put("DDD", 120); 10 //添加重复key的时候,value会覆盖旧值,方法返回旧值 11 System.out.println(map.put("CCC", 111)); 12 System.out.println(map); 13 //通过key和value查找是否存在对应的键\值 14 System.out.println("map.containsKey(\"BBB\")?: " + map.containsKey("BBB")); 15 System.out.println("map.containsValue(110)?: " + map.containsValue(110)); 16 //遍历Map的增强for循环 17 for(String key:map.keySet()) { 18 System.out.println(key + "-->" + map.get(key)); 19 } 20 //根据key删除value 21 map.remove("AAA"); 22 System.out.println(map); 23 } 24 }
Map的Java8增强方法示例如下：
1 public class TestMapAdvance { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); 5 //添加键值对,value可重复 6 map.put("AAA", 110); 7 map.put("BBB", 120); 8 map.put("CCC", 20); 9 map.put("DDD", 120); 10 //因为map中无ZZZ,因此替换失败 11 map.replace("ZZZ", 122); 12 System.out.println(map); 13 //使用原value与参入参数重新计算value 14 map.merge("CCC", 20, (oldVal, param) -> (oldVal+param)*2); 15 System.out.println(map); 16 //当key为Java,对应的value不存在或null, 计算结果为新value 17 map.computeIfAbsent("Java", (key) -> key.length()); 18 System.out.println(map); 19 //当key为Java存在, 则用新结果替换 20 map.computeIfPresent("Java", (key, value) -> value * 100); 21 System.out.println(map); 22 } 23 }
HashMap和Hashtable
HashMap和Hashtable都是Map接口的典型实现类，两者的区别在于：
1. HashMap是线程不安全的，性能较高，可以使用null作为key或者value
2. Hashtable是线程安全的，不可以用null做key和value。
与HashSet一样，HashMap和Hashtable不能保证key-value对的顺序，判断两个元素是否相等的标准为：
1. 两个key的equals方法比较返回true
2. 两个key的HashCode方法值相同
HashMap和Hashtable的containsValue()方法，用于判断是否包含指定的value，判断标准为两个value的equals方法相等即可。因此：
1. 使用自定义类作为Key时，如果重写equals和HashCode方法，需确保判断标准一致。
2. 尽量不要使用可变对象作为Key，如果确实需要则不要在程序中修改可变对象。
LinkedHashMap
LinkedHashMap在底层使用双链表来维护键值对的顺序，因而性能略低于HashMap，但在迭代集合元素时有较好的性能。
Properties
Properties是Hashtable的子类，相当于一个key和value都是String的Map。使用Properties可以方便地把属性文件的“属性名=属性值”转化为Map的键值对，还可以实现Map的键值对与XML文件之间的相互转化，广泛用于JDBC等应用场景中。
1 public class TestProperties { 2 3 public static void main(String[] args) throws FileNotFoundException, IOException { 4 Properties props = new Properties(); 5 //为Properties对象添加元素 6 props.setProperty("username", "admin"); 7 props.setProperty("password", "123456"); 8 //写入文件 9 props.store(new FileOutputStream("test.properties"), "comment line"); 10 Properties props2 = new Properties(); 11 props2.setProperty("gender", "male"); 12 //将文件中的内容追加到Props2的元素中 13 props2.load(new FileInputStream("test.properties")); 14 System.out.println(props2); 15 } 16 17 }
TreeMap
TreeMap是SortedMap接口的实现类，同时也是TreeSet类的底层实现模型。因此具有与TreeSet相似的性质：
1. TreeMap底层由红黑树的数据结构所实现，每个键值对即为红黑树的一个节点。TreeMap存储键值对时，需要根据Key对节点进行排序。
2. TreeMap的排序方式包括两种：
2.1 自然排序：通过Key所实现的Comparable接口来实现，要求Key都是同一个类的对象
2.2 定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，负责对Key元素进行排序。
3. 如果使用自定义类作为Key，重写该类的equals方法和compareTo方法应该一致：equals方法返回true时，compareTo方法要返回0。
与HashSet相似，HashMap因为存储的键值对是有序的，因此提供了访问第一个、前一个、第一个、最后一个键值对的方法，以及若干截取子TreeMap的方法。
1 class R implements Comparable<Object>{ 2 3 int count; 4 5 public R(int count) { 6 super(); 7 this.count = count; 8 } 9 10 @Override 11 public String toString() { 12 return "R [count=" + count + "]"; 13 } 14 15 @Override 16 public boolean equals(Object obj) { 17 if (this == obj) 18 return true; 19 if (obj == null) 20 return false; 21 if (getClass() != obj.getClass()) 22 return false; 23 R other = (R) obj; 24 if (count != other.count) 25 return false; 26 return true; 27 } 28 29 @Override 30 public int compareTo(Object o) { 31 R r = (R)o; 32 return count > r.count ? 1: count < r.count ? -1 : 0; 33 } 34 } 35 36 public class TestTreeMap { 37 38 public static void main(String[] args) { 39 TreeMap<R, String> tm = new TreeMap<>(); 40 tm.put(new R(3), "AAAA"); 41 tm.put(new R(-5), "BBB"); 42 tm.put(new R(9), "CCCCCC"); 43 System.out.println(tm); 44 //返回第一个Entry对象 45 System.out.println(tm.firstEntry()); 46 //返回最后一个Key 47 System.out.println(tm.lastKey()); 48 //返回比R(2)大一个的Key 49 System.out.println(tm.higherKey(new R(2))); 50 //返回比R(2)小的一个Key 51 System.out.println(tm.lowerKey(new R(2))); 52 //获取子串 53 System.out.println(tm.subMap(new R(-1), new R(4))); 54 System.out.println(tm); 55 } 56 }
WeakHashMap
WeakHashMap与HashMap的用法基本相似，区别在于：
1. HashMap的Key保留的是对实际对象的强引用，只要HashMap对象不销毁，所有Key引用对象就不会被垃圾回收；HashMap也不会自动删除这些Key的键值对。
2. WeakHashMap的Key保留的是对实际对象的弱引用，意味着如果这些Key没有被其它强引用对象所引用，Key对象可能会被垃圾回收；WeakHashMap对象也可能会删除这些键值对。
1 public class TestWeakHashMap { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 WeakHashMap<String, String> whm = new WeakHashMap<>(); 5 //添加的三个Key对象都是弱引用的匿名类对象 6 whm.put(new String("Python"), new String("pass")); 7 whm.put(new String("R"), new String("good")); 8 whm.put(new String("Scala"), new String("great")); 9 //添加一个系统缓存的字符串直接量, 为强引用对象,作为Key 10 whm.put("Java", new String("Number One")); 11 System.out.println(whm); 12 //通知系统进行垃圾回收 13 System.gc(); 14 System.runFinalization(); 15 //此时whm仅保留一个强引用的Java键值对 16 System.out.println(whm); 17 } 18 }
IdentityHashMap
IdentityHashMap与HashMap的基本性质和用法大致相同，如可以添加null元素，存储元素的无序性等。核心区别在于判断两个Key对象的标准：
IdentityHashMap严格要求两个Key必须是Key1 == Key2的严格相等，即堆内存地址相同。
1 public class TestIdentityHashMap { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 IdentityHashMap<String, Integer> ihm = new IdentityHashMap<>(); 5 //两个new String对象,会被认为是不同的Key,一起添加到集合中 6 ihm.put(new String("Python"), 100); 7 ihm.put(new String("Python"), 98); 8 //字符串直接量Java的内存地址相同,会被认为是同一个对象, 因此只会添加一个(覆盖前值) 9 ihm.put("Java", 100); 10 ihm.put("Java", 11); 11 System.out.println(ihm); 12 } 13 }
总结
一般的使用中，为了获取较方便的快速查询，使用HashMap较多。特别地，如果需要一个总是排好序的Key-Value集合，则考虑TreeMap。通过TreeMap的KeySet可以直接获取Key集合，然后通过Arrays的工具类转为数组，就可以通过二分法快速查找已经排序完成的对象。
