Map集合的深入透析

1.Map集合的概述

現實生活中，我們常會看到這樣的一種集合：IP地址與主機名，身份證號與個人，系統用戶名與系統用戶對象等，這種一一對應的關係，就叫做映射。Java提供了專門的集合類用來存放這種對象關係的對象，即java.util.Map接口。

我們通過查看Map接口描述，發現Map接口下的集合與Collection接口下的集合，它們存儲數據的形式不同，如下圖。

Collection中的集合，元素是孤立存在的（理解爲單身），向集合中存儲元素採用一個個元素的方式存儲。
Map中的集合，元素是成對存在的(理解爲夫妻)。每個元素由鍵與值兩部分組成，通過鍵可以找對所對應的值。
Collection中的集合稱爲單列集合，Map中的集合稱爲雙列集合。
需要注意的是，Map中的集合不能包含重複的鍵，值可以重複；每個鍵只能對應一個值。

2.Map常用子類

通過查看Map接口描述，看到Map有多個子類，這裏我們主要講解常用的HashMap集合、LinkedHashMap集合。

HashMap<K,V>：存儲數據採用的哈希表結構，元素的存取順序不能保證一致。由於要保證鍵的唯一、不重複，需要重寫鍵的hashCode()方法、equals()方法。
LinkedHashMap<K,V>：HashMap下有個子類LinkedHashMap，存儲數據採用的哈希表結構+鏈表結構。通過鏈表結構可以保證元素的存取順序一致；通過哈希表結構可以保證的鍵的唯一、不重複，需要重寫鍵的hashCode()方法、equals()方法。

tips：Map接口中的集合都有兩個泛型變量<K,V>,在使用時，要爲兩個泛型變量賦予數據類型。兩個泛型變量<K,V>的數據類型可以相同，也可以不同。

3.Map接口中的常用方法

Map接口中定義了很多方法，常用的如下：

public V put(K key, V value): 把指定的鍵與指定的值添加到Map集合中。
public V remove(Object key): 把指定的鍵所對應的鍵值對元素在Map集合中刪除，返回被刪除元素的值。
public V get(Object key) 根據指定的鍵，在Map集合中獲取對應的值。
boolean containsKey(Object key) 判斷集合中是否包含指定的鍵。
public Set<K> keySet(): 獲取Map集合中所有的鍵，存儲到Set集合中。
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 獲取到Map集合中所有的鍵值對對象的集合(Set集合)。
Map接口的方法演示

public class MapDemo {
		public static void main(String[] args) {  
				//創建 map對象   
				HashMap<String, String>  map = new HashMap<String, String>();  
				//添加元素到集合     
				map.put("黃曉明", "楊穎");    
				map.put("文章", "馬伊琍"); 
				map.put("鄧超", "孫儷");        
				System.out.println(map);        
				//String remove(String key)
				System.out.println(map.remove("鄧超"));  
				System.out.println(map);       
				// 想要查看 黃曉明的媳婦 是誰 
				System.out.println(map.get("黃曉明"));    
				System.out.println(map.get("鄧超"));        
			 }
	}

tips:
使用put方法時，若指定的鍵(key)在集合中沒有，則沒有這個鍵對應的值，返回null，並把指定的鍵值添加到集合中；
若指定的鍵(key)在集合中存在，則返回值爲集合中鍵對應的值（該值爲替換前的值），並把指定鍵所對應的值，替換成指定的新值

1.4 Map集合遍歷鍵找值方式

鍵找值方式：即通過元素中的鍵，獲取鍵所對應的值

分析步驟：

獲取Map中所有的鍵，由於鍵是唯一的，所以返回一個Set集合存儲所有的鍵。方法提示:keyset()
遍歷鍵的Set集合，得到每一個鍵。
根據鍵，獲取鍵所對應的值。方法提示:get(K key)

代碼演示：

public class MapDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //創建Map集合對象 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        //添加元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建華");
        map.put("郭德綱", "于謙");
        map.put("薛之謙", "大張偉");

        //獲取所有的鍵  獲取鍵集
        Set<String> keys = map.keySet();
        // 遍歷鍵集 得到 每一個鍵
        for (String key : keys) {
          	//key  就是鍵
            //獲取對應值
            String value = map.get(key);
            System.out.println(key+"的CP是："+value);
        }  
    }
}

1.5 Entry鍵值對對象

我們已經知道，Map中存放的是兩種對象，一種稱爲key(鍵)，一種稱爲value(值)，它們在在Map中是一一對應關係，這一對對象又稱做Map中的一個Entry(項)。Entry將鍵值對的對應關係封裝成了對象。即鍵值對對象，這樣我們在遍歷Map集合時，就可以從每一個鍵值對（Entry）對象中獲取對應的鍵與對應的值。

既然Entry表示了一對鍵和值，那麼也同樣提供了獲取對應鍵和對應值得方法：

public K getKey()：獲取Entry對象中的鍵。
public V getValue()：獲取Entry對象中的值。

在Map集合中也提供了獲取所有Entry對象的方法：

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet(): 獲取到Map集合中所有的鍵值對對象的集合(Set集合)。

1.6 Map集合遍歷鍵值對方式

鍵值對方式：即通過集合中每個鍵值對(Entry)對象，獲取鍵值對(Entry)對象中的鍵與值。

操作步驟與圖解：

獲取Map集合中，所有的鍵值對(Entry)對象，以Set集合形式返回。方法提示:entrySet()。
遍歷包含鍵值對(Entry)對象的Set集合，得到每一個鍵值對(Entry)對象。
通過鍵值對(Entry)對象，獲取Entry對象中的鍵與值。方法提示:getkey() getValue()

public class MapDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建Map集合對象 
        HashMap<String, String> map = new HashMap<String,String>();
        // 添加元素到集合 
        map.put("胡歌", "霍建華");
        map.put("郭德綱", "于謙");
        map.put("薛之謙", "大張偉");

        // 獲取 所有的 entry對象  entrySet
        Set<Entry<String,String>> entrySet = map.entrySet();

        // 遍歷得到每一個entry對象
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
           	// 解析 
            String key = entry.getKey();
            String value = entry.getValue();  
            System.out.println(key+"的CP是:"+value);
        }
    }
}

tips：Map集合不能直接使用迭代器或者foreach進行遍歷。但是轉成Set之後就可以使用了。

1.7 HashMap存儲自定義類型鍵值

練習：每位學生（姓名，年齡）都有自己的家庭住址。那麼，既然有對應關係，則將學生對象和家庭住址存儲到map集合中。學生作爲鍵, 家庭住址作爲值。

注意，學生姓名相同並且年齡相同視爲同一名學生。

編寫學生類：

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o)
            return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass())
            return false;
        Student student = (Student) o;
        return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, age);
    }
}

編寫測試類：

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        //1,創建Hashmap集合對象。
        Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();
        //2,添加元素。
        map.put(newStudent("lisi",28), "上海");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "北京");
        map.put(newStudent("zhaoliu",24), "成都");
        map.put(newStudent("zhouqi",25), "廣州");
        map.put(newStudent("wangwu",22), "南京");
        
        //3,取出元素。鍵找值方式
        Set<Student>keySet = map.keySet();
        for(Student key: keySet){
            Stringvalue = map.get(key);
            System.out.println(key.toString()+"....."+value);
        }
    }
}

當給HashMap中存放自定義對象時，如果自定義對象作爲key存在，這時要保證對象唯一，必須複寫對象的hashCode和equals方法(如果忘記，請回顧HashSet存放自定義對象)。
如果要保證map中存放的key和取出的順序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合來存放。

1.8 LinkedHashMap

我們知道HashMap保證成對元素唯一，並且查詢速度很快，可是成對元素存放進去是沒有順序的，那麼我們要保證有序，還要速度快怎麼辦呢？

在HashMap下面有一個子類LinkedHashMap，它是鏈表和哈希表組合的一個數據存儲結構。

public class LinkedHashMapDemo {
	public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();
        map.put("鄧超", "孫儷");
        map.put("李晨", "范冰冰");
        map.put("劉德華", "朱麗倩");
        Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
        for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
            System.out.println(entry.getKey() + "  " + entry.getValue());
        }
    }
}

結果:

鄧超  孫儷
李晨  范冰冰
劉德華  朱麗倩

2.1 JDK9對集合添加的優化

通常，我們在代碼中創建一個集合（例如，List 或 Set ），並直接用一些元素填充它。實例化集合，幾個 add方法調用，使得代碼重複。
通常，我們在代碼中創建一個集合（例如，List 或 Set ），並直接用一些元素填充它。實例化集合，幾個 add方法調用，使得代碼重複。

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("abc");
        list.add("def");
        list.add("ghi");
        System.out.println(list);
    }
}

Java 9，添加了幾種集合工廠方法,更方便創建少量元素的集合、map實例。新的List、Set、Map的靜態工廠方法可以更方便地創建集合的不可變實例。

例子：

public class HelloJDK9 {  
    public static void main(String[] args) {  
        Set<String> str1=Set.of("a","b","c");  
        //str1.add("c");這裏編譯的時候不會錯，但是執行的時候會報錯，因爲是不可變的集合  
        System.out.println(str1);  
        Map<String,Integer> str2=Map.of("a",1,"b",2);  
        System.out.println(str2);  
        List<String> str3=List.of("a","b");  
        System.out.println(str3);  
    }  
}

需要注意以下兩點：

1:of()方法只是Map，List，Set這三個接口的靜態方法，其父類接口和子類實現並沒有這類方法，比如 HashSet，ArrayList等待；

2:返回的集合是不可變的；

3.1 案例介紹

按照鬥地主的規則，完成洗牌發牌的動作。
具體規則：

組裝54張撲克牌將
54張牌順序打亂
三個玩家參與遊戲，三人交替摸牌，每人17張牌，最後三張留作底牌。
查看三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌

規則：手中撲克牌從大到小的擺放順序：大王,小王,2,A,K,Q,J,10,9,8,7,6,5,4,3

3.2 案例需求分析

準備牌：

完成數字與紙牌的映射關係：

使用雙列Map(HashMap)集合，完成一個數字與字符串紙牌的對應關係(相當於一個字典)。

洗牌：

通過數字完成洗牌發牌

發牌：

將每個人以及底牌設計爲ArrayList,將最後3張牌直接存放於底牌，剩餘牌通過對3取模依次發牌。

存放的過程中要求數字大小與鬥地主規則的大小對應。

將代表不同紙牌的數字分配給不同的玩家與底牌。

看牌：

通過Map集合找到對應字符展示。

通過查詢紙牌與數字的對應關係，由數字轉成紙牌字符串再進行展示。

3.3 實現代碼步驟

public class Poker {
    public static void main(String[] args) {
        /*
         * 1組裝54張撲克牌
         */
        // 1.1 創建Map集合存儲
        HashMap<Integer, String> pokerMap = new HashMap<Integer, String>();
        // 1.2 創建 花色集合 與 數字集合
        ArrayList<String> colors = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> numbers = new ArrayList<String>();

        // 1.3 存儲 花色 與數字
        Collections.addAll(colors, "♦", "♣", "♥", "♠");
        Collections.addAll(numbers, "2", "A", "K", "Q", "J", "10", "9", "8", "7", "6", "5", "4", "3");
        // 設置 存儲編號變量
        int count = 1;
        pokerMap.put(count++, "大王");
        pokerMap.put(count++, "小王");
        // 1.4 創建牌 存儲到map集合中
        for (String number : numbers) {
            for (String color : colors) {
                String card = color + number;
                pokerMap.put(count++, card);
            }
        }
        /*
         * 2 將54張牌順序打亂
         */
        // 取出編號 集合
        Set<Integer> numberSet = pokerMap.keySet();
        // 因爲要將編號打亂順序 所以 應該先進行轉換到 list集合中
        ArrayList<Integer> numberList = new ArrayList<Integer>();
        numberList.addAll(numberSet);

        // 打亂順序
        Collections.shuffle(numberList);

        // 3 完成三個玩家交替摸牌，每人17張牌，最後三張留作底牌
        // 3.1 發牌的編號
        // 創建三個玩家編號集合 和一個 底牌編號集合
        ArrayList<Integer> noP1 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP2 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> noP3 = new ArrayList<Integer>();
        ArrayList<Integer> dipaiNo = new ArrayList<Integer>();

        // 3.2發牌的編號
        for (int i = 0; i < numberList.size(); i++) {
            // 獲取該編號
            Integer no = numberList.get(i);
            // 發牌
            // 留出底牌
            if (i >= 51) {
                dipaiNo.add(no);
            } else {
                if (i % 3 == 0) {
                    noP1.add(no);
                } else if (i % 3 == 1) {
                    noP2.add(no);
                } else {
                    noP3.add(no);
                }
            }
        }

        // 4 查看三人各自手中的牌（按照牌的大小排序）、底牌
        // 4.1 對手中編號進行排序
        Collections.sort(noP1);
        Collections.sort(noP2);
        Collections.sort(noP3);
        Collections.sort(dipaiNo);

        // 4.2 進行牌面的轉換
        // 創建三個玩家牌面集合 以及底牌牌面集合
        ArrayList<String> player1 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player2 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> player3 = new ArrayList<String>();
        ArrayList<String> dipai = new ArrayList<String>();

        // 4.3轉換
        for (Integer i : noP1) {
            // 4.4 根據編號找到 牌面 pokerMap
            String card = pokerMap.get(i);
            // 添加到對應的 牌面集合中
            player1.add(card);
        }

        for (Integer i : noP2) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player2.add(card);
        }
        for (Integer i : noP3) {
            String card = pokerMap.get(i);
            player3.add(card);
        }
        for (Integer i : dipaiNo) {
            String card = pokerMap.get(i);
            dipai.add(card);
        }

        //4.5 查看
        System.out.println("令狐沖："+player1);
        System.out.println("石破天："+player2);
        System.out.println("鳩摩智："+player3);
        System.out.println("底牌："+dipai);
    }
}

Map集合的深入透析