Java map 详解 - 用法、遍历、排序、常用API等
## Map用法
### 类型介绍
Java 自带了各种 Map 类，这些 Map 类可归为三种类型：
#### 通用Map
用于在应用程序中管理映射，通常在 java.util 程序包中实现
**HashMap、Hashtable、Properties、LinkedHashMap、IdentityHashMap、TreeMap、WeakHashMap、ConcurrentHashMap**
#### 专用Map
通常我们不必亲自创建此类Map，而是通过某些其他类对其进行访问
**java.util.jar.Attributes、javax.print.attribute.standard.PrinterStateReasons、java.security.Provider、java.awt.RenderingHints、javax.swing.UIDefaults**
#### 自行实现Map
一个用于帮助我们实现自己的Map类的抽象类
**AbstractMap**
### 类型区别
#### HashMap
最常用的Map,它根据键的HashCode 值存储数据,根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。HashMap最多只允许一条记录的键为Null(多条会覆盖);允许多条记录的值为 Null。非同步的。
#### TreeMap
能够把它保存的记录根据键(key)排序,默认是按升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。TreeMap不允许key的值为null。非同步的。
#### Hashtable
与 HashMap类似,不同的是:key和value的值均不允许为null;它支持线程的同步，即任一时刻只有一个线程能写Hashtable,因此也导致了Hashtale在写入时会比较慢。
#### LinkedHashMap
保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的.在遍历的时候会比HashMap慢。key和value均允许为空，非同步的。
### Map 初始化
```java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
```
### 插入元素
```java
map.put("key1", "value1");
```
### 获取元素
```java
map.get("key1")
```
### 移除元素
```java
map.remove("key1");
```
### 清空map
```java
map.clear();
```
## 四种常用Map插入与读取性能比较
### 插入10次平均(ms)
| | 1W | 10W | 100W |
| --- | --- | --- | --- |
| HashMap | 56 | 261 | **3030** |
| LinkedHashMap | 25 | **229** | 3069 |
| TreeMap | 29 | 295 | 4117 |
| Hashtable | **24** | 234 | 3275 |
### 读取10次平均(ms)
| | 1W | 10W | 100W |
| --- | --- | --- | --- |
| HashMap | **2** | 21 | 220 |
| LinkedHashMap | **2** | **20** | **216** |
| TreeMap | 5 | 103 | 1446 |
| Hashtable | **2** | 22 | 259 |
### 测试代码
```java
package net.xsoftlab.baike;
import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Random;
import java.util.TreeMap;
import java.util.UUID;
public class Test {
static int hashMapW = 0;
static int hashMapR = 0;
static int linkMapW = 0;
static int linkMapR = 0;
static int treeMapW = 0;
static int treeMapR = 0;
static int hashTableW = 0;
static int hashTableR = 0;
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Test test = new Test();
test.test(100 * 10000);
System.out.println();
}
System.out.println("hashMapW = " + hashMapW / 10);
System.out.println("hashMapR = " + hashMapR / 10);
System.out.println("linkMapW = " + linkMapW / 10);
System.out.println("linkMapR = " + linkMapR / 10);
System.out.println("treeMapW = " + treeMapW / 10);
System.out.println("treeMapR = " + treeMapR / 10);
System.out.println("hashTableW = " + hashTableW / 10);
System.out.println("hashTableR = " + hashTableR / 10);
}
public void test(int size) {
int index;
Random random = new Random();
String[] key = new String[size];
// HashMap 插入
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
long start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
key[i] = UUID.randomUUID().toString();
map.put(key[i], UUID.randomUUID().toString());
}
long end = System.currentTimeMillis();
hashMapW += (end - start);
System.out.println("HashMap插入耗时 = " + (end - start) + " ms");
// HashMap 读取
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
index = random.nextInt(size);
map.get(key[index]);
}
end = System.currentTimeMillis();
hashMapR += (end - start);
System.out.println("HashMap读取耗时 = " + (end - start) + " ms");
// LinkedHashMap 插入
map = new LinkedHashMap<String, String>();
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
key[i] = UUID.randomUUID().toString();
map.put(key[i], UUID.randomUUID().toString());
}
end = System.currentTimeMillis();
linkMapW += (end - start);
System.out.println("LinkedHashMap插入耗时 = " + (end - start) + " ms");
// LinkedHashMap 读取
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
index = random.nextInt(size);
map.get(key[index]);
}
end = System.currentTimeMillis();
linkMapR += (end - start);
System.out.println("LinkedHashMap读取耗时 = " + (end - start) + " ms");
// TreeMap 插入
key = new String[size];
map = new TreeMap<String, String>();
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
key[i] = UUID.randomUUID().toString();
map.put(key[i], UUID.randomUUID().toString());
}
end = System.currentTimeMillis();
treeMapW += (end - start);
System.out.println("TreeMap插入耗时 = " + (end - start) + " ms");
// TreeMap 读取
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
index = random.nextInt(size);
map.get(key[index]);
}
end = System.currentTimeMillis();
treeMapR += (end - start);
System.out.println("TreeMap读取耗时 = " + (end - start) + " ms");
// Hashtable 插入
key = new String[size];
map = new Hashtable<String, String>();
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
key[i] = UUID.randomUUID().toString();
map.put(key[i], UUID.randomUUID().toString());
}
end = System.currentTimeMillis();
hashTableW += (end - start);
System.out.println("Hashtable插入耗时 = " + (end - start) + " ms");
// Hashtable 读取
start = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < size; i++) {
index = random.nextInt(size);
map.get(key[index]);
}
end = System.currentTimeMillis();
hashTableR += (end - start);
System.out.println("Hashtable读取耗时 = " + (end - start) + " ms");
}
}
```
## Map 遍历
#### 初始化数据
```java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("key1", "value1");
map.put("key2", "value2");
```
### 增强for循环遍历
#### 使用keySet()遍历
```java
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}
```
#### 使用entrySet()遍历
```java
for (Map.Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + " ：" + entry.getValue());
}
```
### 迭代器遍历
#### 使用keySet()遍历
```java
Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String key = iterator.next();
System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}
```
#### 使用entrySet()遍历
```java
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
System.out.println(entry.getKey() + " ：" + entry.getValue());
}
```
### HashMap四种遍历方式性能比较
#### 比较方式
分别对四种遍历方式进行10W次迭代，比较用时。
#### 代码
```java
package net.xsoftlab.baike;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
public class TestMap {
public static void main(String[] args) {
// 初始化，10W次赋值
Map<Integer, Integer> map = new HashMap<Integer, Integer>();
for (int i = 0; i < 100000; i++)
map.put(i, i);
/** 增强for循环，keySet迭代 **/
long start = System.currentTimeMillis();
for (Integer key : map.keySet()) {
map.get(key);
}
long end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("增强for循环，keySet迭代 -> " + (end - start) + " ms");
/** 增强for循环，entrySet迭代 */
start = System.currentTimeMillis();
for (Entry<Integer, Integer> entry : map.entrySet()) {
entry.getKey();
entry.getValue();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("增强for循环，entrySet迭代 -> " + (end - start) + " ms");
/** 迭代器，keySet迭代 **/
start = System.currentTimeMillis();
Iterator<Integer> iterator = map.keySet().iterator();
Integer key;
while (iterator.hasNext()) {
key = iterator.next();
map.get(key);
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("迭代器，keySet迭代 -> " + (end - start) + " ms");
/** 迭代器，entrySet迭代 **/
start = System.currentTimeMillis();
Iterator<Map.Entry<Integer, Integer>> iterator1 = map.entrySet().iterator();
Map.Entry<Integer, Integer> entry;
while (iterator1.hasNext()) {
entry = iterator1.next();
entry.getKey();
entry.getValue();
}
end = System.currentTimeMillis();
System.out.println("迭代器，entrySet迭代 -> " + (end - start) + " ms");
}
}
```
**运行三次，比较结果**
**第一次**
```
增强for循环，keySet迭代 -> 37 ms
增强for循环，entrySet迭代 -> 19 ms
迭代器，keySet迭代 -> 14 ms
迭代器，entrySet迭代 -> 9 ms
```
**第二次**
```
增强for循环，keySet迭代 -> 29 ms
增强for循环，entrySet迭代 -> 22 ms
迭代器，keySet迭代 -> 19 ms
迭代器，entrySet迭代 -> 12 ms
```
**第三次**
```
增强for循环，keySet迭代 -> 27 ms
增强for循环，entrySet迭代 -> 19 ms
迭代器，keySet迭代 -> 18 ms
迭代器，entrySet迭代 -> 10 ms
```
**平均值**
```
增强for循环，keySet迭代 -> 31 ms
增强for循环，entrySet迭代 -> 20 ms
迭代器，keySet迭代 -> 17 ms
迭代器，entrySet迭代 -> 10.33 ms
```
**总结**
1. 增强for循环使用方便，但性能较差，不适合处理超大量级的数据。
2. 迭代器的遍历速度要比增强for循环快很多，是增强for循环的2倍左右。
3. 使用entrySet遍历的速度要比keySet快很多，是keySet的1.5倍左右。
## Map 排序
### HashMap、Hashtable、LinkedHashMap排序
**注：**TreeMap也可以使用此方法进行排序，但是更推荐下面的方法。
```java
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("b", "b");
map.put("a", "c");
map.put("c", "a");
// 通过ArrayList构造函数把map.entrySet()转换成list
List<Map.Entry<String, String>> list = new ArrayList<Map.Entry<String, String>>(map.entrySet());
// 通过比较器实现比较排序
Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<String, String>>() {
@Override
public int compare(Map.Entry<String, String> mapping1, Map.Entry<String, String> mapping2) {
return mapping1.getKey().compareTo(mapping2.getKey());
}
});
for (Map.Entry<String, String> mapping : list) {
System.out.println(mapping.getKey() + " ：" + mapping.getValue());
}
```
### TreeMap排序
TreeMap默认按key进行升序排序，如果想改变默认的顺序，可以使用比较器:
```java
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>(new Comparator<String>() {
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
// 降序排序
return o1.compareTo(o2);
}
});
map.put("b", "b");
map.put("a", "c");
map.put("c", "a");
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}
```
### 按value排序(通用)
```java
Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
map.put("b", "b");
map.put("a", "c");
map.put("c", "a");
// 通过ArrayList构造函数把map.entrySet()转换成list
List<Map.Entry<String, String>> list = new ArrayList<Map.Entry<String, String>>(map.entrySet());
// 通过比较器实现比较排序
Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<String, String>>() {
@Override
public int compare(Map.Entry<String, String> mapping1, Map.Entry<String, String> mapping2) {
return mapping1.getValue().compareTo(mapping2.getValue());
}
});
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}
```
## 常用API
| 方法 | 描述 |
| --- | --- |
| clear() | 从 Map 中删除所有映射 |
| remove(Object key) | 从 Map 中删除键和关联的值 |
| put(Object key, Object value) | 将指定值与指定键相关联 |
| putAll(Map t) | 将指定 Map 中的所有映射复制到此 map |
| entrySet() | 返回 Map 中所包含映射的 Set 视图。Set 中的每个元素都是一个 Map.Entry 对象，可以使用 getKey() 和 getValue() 方法（还有一个 setValue() 方法）访问后者的键元素和值元素 |
| keySet() | 返回 Map 中所包含键的 Set 视图。删除 Set 中的元素还将删除 Map 中相应的映射（键和值） |
| values() | 返回 map 中所包含值的 Collection 视图。删除 Collection 中的元素还将删除 Map 中相应的映射（键和值） |
| get(Object key) | 返回与指定键关联的值 |
| containsKey(Object key) | 如果 Map 包含指定键的映射，则返回 true |
| containsValue(Object value) | 如果此 Map 将一个或多个键映射到指定值，则返回 true |
| isEmpty() | 如果 Map 不包含键-值映射，则返回 true |
| size() | 返回 Map 中的键-值映射的数目 |