Java map 详解 - 用法、遍历、排序、常用API等

概要：

java.util 中的集合类包含 Java 中某些最常用的类。最常用的集合类是 List 和 Map。

Map 提供了一个更通用的元素存储方法。Map 集合类用于存储元素对（称作“键”和“值”），其中每个键映射到一个值。

本文主要介绍java map的初始化、用法、map的四种常用的遍历方式、map的排序以及常用api。

1、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

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

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();

插入元素

map.put("key1", "value1");

获取元素

map.get("key1")

移除元素

map.remove("key1");

清空map

map.clear();

2、四种常用Map插入与读取性能比较在这里插入图片描述

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");
    }
}

3、Map 遍历

初始化数据

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

for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}

使用entrySet()遍历

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

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

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四种便利方式性能比较
比较方式

分别对四种遍历方式进行10W次迭代，比较用时。

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

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。

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。

使用entrySet遍历的速度要比keySet快很多，是keySet的1.5倍左右。

4、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。

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("a", "c");
map.put("b", "b");
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>>() {
    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:

Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>(new Comparator<String>() {
    public int compare(String obj1, String obj2) {
        return obj2.compareTo(obj1);// 降序排序
    }
});
map.put("a", "c");
map.put("b", "b");
map.put("c", "a");
 
for (String key : map.keySet()) {
    System.out.println(key + " ：" + map.get(key));
}

按value排序(通用)

Map<String, String> map = new TreeMap<String, String>();
        map.put("a", "c");
        map.put("b", "b");
        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>>() {
            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));
        }