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java~Map集合整理

敢于对过去告一个段落，才有信心掀开新的篇章！ 2023-03-28 原文

Map图

LinkedHashMap

HashMap 是 Java Collection Framework 的重要成员，也是Map族(如下图所示)中
我们最为常用的一种。不过遗憾的是，HashMap是无序的，也就是说，迭代HashMap所得到的元素顺序并不是它们最初放置到HashMap的顺序。HashMap的这一
缺点往往会造成诸多不便，因为在有些场景中，我们确需要用到一个可以保持插入顺序的Map。庆幸的是，JDK为我们解决了这个问题，它为HashMap提供了一个子类
—— LinkedHashMap。虽然LinkedHashMap增加了时间和空间上的开销，但是它通过维护一个额外的双向链表保证了迭代顺序。特别地，该迭代顺序可以是插入顺序，
也可以是访问顺序。因此，根据链表中元素的顺序可以将LinkedHashMap分为：保持插入顺序的LinkedHashMap 和 保持访问顺序的LinkedHashMap，
其中LinkedHashMap的默认实现是按插入顺序排序的。

  • 更直观地，下图很好地还原了LinkedHashMap的原貌：HashMap和双向链表的密切配合和分工合作造就了LinkedHashMap。特别需要注意的是，next用于
    维护HashMap各个桶中的Entry链，before、after用于维护LinkedHashMap的双向链表，虽然它们的作用对象都是Entry，但是各自分离，是两码事儿。

  • 其中，HashMap与LinkedHashMap的Entry结构示意图如下图所示：

SortedMap

SortedMap（java.util.SortedMap）接口是Map的子接口，SortedMap中增加了元素的排序，这意味着可以给SortedMap中的元素排序。

  • NavigableMap
    • TreeMap
    • ConcurrentSkipListMap

SortedMap的子接口，但是 NavigableMap接口中新加了几个SortedSet接口中没有的方法，使导航存储在映射中的键和值成为可能，本文会讲解。
既然是接口，那就必须用到它的实现，java.util包中只有一个实现 java.util.TreeMap ，另外java.util.concurrent包中也有实现，但是本文不讲解

NavigableMap original = new TreeMap();
original.put("1", "1");
original.put("2", "2");
original.put("3", "3");
TreeMap

TreeMap的实现是红黑树算法的实现, 红黑树又称红-黑二叉树，它首先是一颗二叉树，它具体二叉树所有的特性。同时红黑树更是一颗自平衡的排序二叉树。

  • 平衡二叉树必须具备如下特性：它是一棵空树或它的左右两个子树的高度差的绝对值不超过1，并且左右两个子树都是一棵平衡二叉树。也就是说该二叉树的任何一个等等子节点，其左右子树的高度都相近。
  • 红黑树顾名思义就是节点是红色或者黑色的平衡二叉树，它通过颜色的约束来维持着二叉树的平衡。对于一棵有效的红黑树二叉树而言我们必须增加如下规则：
  1. 每个节点都只能是红色或者黑色
  2. 根节点是黑色
  3. 每个叶节点（NIL节点，空节点）是黑色的。
  4. 如果一个结点是红的，则它两个子节点都是黑的。也就是说在一条路径上不能出现相邻的两个红色结点。
  5. 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

  • 对于红黑二叉树而言它主要包括三大基本操作：左旋、右旋、着色。

  • 左旋转

  • 右旋转

SortedMap<String, String> list = new TreeMap<>(); //基于红黑树的实现，在单线程性能不错.
list.put("a", "1");
list.put("b", "2");
list.put("c", "3");
list.put("d", "4");
SortedMap<String, String> tail = list.tailMap("c");//返回大于等于c的
Iterator<String> iterator = tail.values().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
  System.out.println(iterator.next());
}
ConcurrentSkipListMap

多线程下使用，支持更高的并发，ConcurrentSkipListMap 的存取时间是log（N），和线程数几乎无关，内部是SkipList（跳表）结构实现。

跳跃表（SkipList）

  1. 多条链构成，是关键字升序排列的数据结构；
  2. 包含多个级别，一个head引用指向最高的级别，最低（底部）的级别，包含所有的key；
  3. 每一个级别都是其更低级别的子集，并且是有序的；
  4. 如果关键字 key在 级别level=i中出现，则，level<=i的链表中都会包含该关键字key；
ConcurrentSkipListMap<String, String> concurrentSkipListMap = new ConcurrentSkipListMap<>();
String a1 = concurrentSkipListMap.put("zzl", "zhangzhanling");
String a2 = concurrentSkipListMap.put("zzl1", "zhan1");
String a3 = concurrentSkipListMap.put("zzl2", "zhan2");
String a4 = concurrentSkipListMap.put("china", "中国");
System.out.printf(concurrentSkipListMap.toString());
javaMap118538LinkedHashMapli算法与数据结构

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