容器深入研究 --- 理解Map

通常的：

映射表(也称关联数组)的基本思想是它维护的键-值(对)关联，因此你可以使用键来查找值。

标准的Java类库中包含了Map的几种实现，包括：HashMap,TreeMap,LinkedHashMap,WeakHashMap,ConcurrentHashMap,IdentityHashMap。

它们都有同样的基本接口Map，但是行为特性各不相同，这表现在效率、键值对的保存及呈现次序、对象的保存周期、映射表如何在多线程程序中工作的判定“键”等价的策略方面。Map接口实现的数量应该让你感觉到这种工具的重要性。

你可以获的对Map更深入的理解，这有助于观察关联数组是如何创建的。下面是一个极其简单的实现。

class AssociativeArray<K,V> {
	private Object[][] pairs;
	private int index;

	public AssociativeArray(int length) {
		pairs = new Object[length][2];
	}

	public void put(K key, V value) {
		if (index >= pairs.length) {
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
		}
		pairs[index++] = new Object[]{key, value};
	}

	public V get(K key) {
		for (int i = 0; i < index; i ++) {
			if (key.equals(pairs[i][0])) {
				return (V) pairs[i][1];
			}
		}
		return null;
	}

	@Override
	public String toString() {
		StringBuffer result = new StringBuffer();
		for (int i = 0; i < index; i++) {
			result.append(pairs[i][0].toString());
			result.append(":");
			result.append(pairs[i][1].toString());
			if (i < index - 1) {
				result.append("\n");
			}
		}
		return result.toString();
	}
}

上面的本版是简单性的、缺乏效率性的，并且由于具有固定的尺寸显得够不灵活。

性能：

性能是映射表中的一个重要问题，当在get()中使用线性搜索时，执行速度回相当的慢，而这正是HashMap提高速度的地方。

HashMap使用了特殊的值，称作散列码，来取代对键的缓慢搜索。散列码是“相对唯一”的、用以代表对象的int值，它是通过将该对象的某些信息进行转换搜索而成的。

hashCode()是根类Object中的方法，因此所有Java对象都能产生散列码，HashMap就是使用对象的hashCode()进行快速查询的，此方法可以显著的提高性能。

下面是基本的Map实现。在HashMap上打星号表示如果没有其他的限制，它就应该成为你的默认选择，因为它对速度进行了优化。其他的都强调其他的特性，因此都不如HashMap快。

HashMap:

Map基于散列表的实现(它取代了HashTable)。插入和查询“键值对”的开销是固定的。可以通过构造器设置容量和负载因子，以调整容器的性能。

LinkedHashMap:

类似于HashMap，但是迭代遍历时，取得“键值对”的顺序是其插入次序，或者是最近最少使用(LRU)的次序。只比HashMap慢一点；而在迭代访问时反映更快，因为它使用的链表维护内部次序。

TreeMap:

基于红黑树的实现。查看“键”或“键值对”时，它们会被排序(次序由Comparable或者Comparator决定)。TreeMap特点在于，所得到的结果是经过排序的。TreeMap是唯一的带有subMap()方法的Map，它可以返回一个子树。

WeakHashMap:

弱键(weak key)映射，允许释放映射所指向的对象；这是为解决某类特殊问题而设计的。如果映射之外没有引用指向某个“键”，则此“键”可以被垃圾回收器回收。

ConcurrentHashMap:

一种线程安全的Map，它不涉及同步加锁。

IdentityHashMap:

使用==代替equals()对“键”进行比较的散列映射。专为解决特殊问题设计的。

散列是映射中存储元素的最常用的方式。

对Map中使用的键的要求与对Set中的元素的要求一样。任何键都必须有一个equals()方法；如果键被用于散列Map，那么它必须还具有恰当的hashCode()方法；如果键被用于TreeMap它必须实现Comparable。

SortedMap：

用SortedMap(TreeMap时期现阶段的唯一实现)，可以确保键处于排序状态。这使得它具有额外的功能，这些功能是由SortedMap接口中的下列方法提供给的:

Comparator<? super K>	comparator() 返回对此映射中的键进行排序的比较器；如果此映射使用键的自然顺序，则返回 null。
Set<Map.Entry<K,V>>	entrySet() 返回在此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
K	firstKey() 返回此映射中当前第一个（最低）键。
SortedMap<K,V>	headMap(K toKey) 返回此映射的部分视图，其键值严格小于 toKey。
Set<K>	keySet() 返回在此映射中所包含键的 Set 视图。
K	lastKey() 返回映射中当前最后一个（最高）键。
SortedMap<K,V>	subMap(K fromKey, K toKey) 返回此映射的部分视图，其键值的范围从 fromKey（包括）到 toKey（不包括）。
SortedMap<K,V>	tailMap(K fromKey) 返回此映射的部分视图，其键大于等于 fromKey。
Collection<V>	values() 返回在此映射中所包含值的 Collection 视图。

LindedHashMap：

为了提高速度，LinkedHashMap散列化所有的元素，但是在遍历键值对时，却又以元素的插入顺序返回键值对(System.out.println())。

此外，可以在构造器中设定LinkedHashMap，使之采用基于访问最近最少使用(LRU)算法，于是没有访问过的(可被看做需要删除的)元素就会出现在队列的掐面，对于需要定期清理元素以节省空间的程序来说，此功能是很容易实现的。

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