面试半年！三面阿里，四面蚂蚁金服，竟然倒在了一个Java集合之Map上？
Map接口
Map与Collection并列存在。用于保存具备映射关系的数据:key-value
Map中的key和value均可以是任何引用类型的数据
Map中的key用set来存放，不容许重复，即同一个Map对象所对应的类，须重写 hashCode()和 equals()方法
经常使用 String类做为Map的“键”
key和value之间存在单向一对一关系，即经过指定的key总能找到惟一的、肯定的value
Map接口的经常使用实现类:HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和Properties。其中，HashMap是Map接口使用频率最高的实现类node
1. 常见实现类结构
|----Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---相似于高中的函数：y = f(x)
|----HashMap:做为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value
|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，能够照添加的顺序实现遍历。
缘由：在原的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。
对于频繁的遍历操做，此类执行效率高于HashMap。
|----TreeMap:保证照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的天然排序或定制排序
底层使用红黑树
|----Hashtable:做为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value
|----Properties:经常使用来处理配置文件。key和value都是String类型
HashMap的底层： 数组+链表 （JDK 7.0及以前)
数组+链表+红黑树 （JDK 8.0之后)
1.1 HashMap
HashMap是Map接口使用频率最高的实现类。面试
容许使用null键和null值，与 HashSet同样，不保证映射的顺序。算法
全部的key构成的集合是set：无序的、不可重复的。因此，key所在的类要重写equals()和 hashCode()数组
全部的value构成的集合是Collection：无序的、能够重复的。因此，value所在的类要重写:equals()安全
一个key-value构成一个entryide
全部的entry构成的集合是Set：无序的、不可重复的函数
HashMap判断两个key相等的标准是：两个key经过equals()方法返回true，hashCode值也相等。性能
HashMap判断两个value相等的标准是：两个value经过equals()方法返回true.线程
代码示例：指针
@Test
public void test1(){
Map map = new HashMap();
map.put(null,123);
}
1.2 LinkedHashMap
LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，由于LinkedHashMap继承于HashMap.
区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.
与Linkedhash Set相似，LinkedHashMap能够维护Map的迭代顺序：迭代顺序与Key-value对的插入顺序一致
代码示例：
@Test
public void test2(){
Map map = new LinkedHashMap();
map.put(123,"AA");
map.put(345,"BB");
map.put(12,"CC");
System.out.println(map);
}
1.3 TreeMap
TreeMap存储Key-Value对时，须要根据key-value对进行排序。TreeMap能够保证全部的 Key-Value对处于有序状态。
TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
TreeMap的Key的排序:
天然排序： TreeMap的全部的Key必须实现Comparable接口，并且全部的Key应该是同一个类的对象，不然将会抛出ClasssCastEXception()
定制排序：建立 TreeMap时，传入一个 Comparator对象，该对象负责对TreeMap中的全部key进行排序。此时不须要Map的Key实现Comparable接口
TreeMap判断两个key相等的标准：两个key经过 compareTo()方法或者compare()方法返回0.
1.4 Hashtable
Hashtable是个古老的Map实现类，JDK1.0就提供了。不一样于 HashMap，Hashtable是线程安全的.
Hashtable实现原理和HashMap相同，功能相同。底层都使用哈希表结构，查询速度快，不少状况下能够互用
与HashMap.不一样，Hashtable不容许使用null做为key和value.
与HashMap同样，Hashtable也不能保证其中Key-value对的顺序.
Hashtable判断两个key相等、两个value相等的标准，与HashMap-致.
1.5 Properties
Properties类是Hashtable的子类，该对象用于处理属性文件
因为属性文件里的key、value都是字符串类型，因此Properties里的key和value都是字符串类型
存取数据时，建议使用setProperty(String key,String value)方法和getProperty(String key)方法
代码示例：
//Properties:经常使用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2. 存储结构的理解：
Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例)
Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所的value --->value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所的entry
3. 经常使用方法
3.1添加、删除、修改操做：
Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
void putAll(Map m):将m中的全部key-value对存放到当前map中
Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
void clear()：清空当前map中的全部数据
代码示例：
@Test
public void test1() {
Map map = new HashMap();
//Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
map.put("AA",123);
map.put("ZZ",251);
map.put("CC",110);
map.put("RR",124);
map.put("FF",662);
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=251, CC=110, RR=124, FF=662}
//Object put(Object key,Object value)：将指定key-value添加到(或修改)当前map对象中
map.put("ZZ",261);
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=261, CC=110, RR=124, FF=662}
//void putAll(Map m):将m中的全部key-value对存放到当前map中
HashMap map1 = new HashMap();
map1.put("GG",435);
map1.put("DD",156);
map.putAll(map1);
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=261, CC=110, RR=124, FF=662, GG=435, DD=156}
//Object remove(Object key)：移除指定key的key-value对，并返回value
Object value = map.remove("GG");
System.out.println(value);//435
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=261, CC=110, RR=124, FF=662, DD=156}
//void clear()：清空当前map中的全部数据
map.clear();
System.out.println(map.size());//0 与map = null操做不一样
System.out.println(map);//{}
}
3.2元素查询的操做：
Object get(Object key)：获取指定key对应的value
boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
int size()：返回map中key-value对的个数
boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
代码示例：
@Test
public void test2() {
Map map = new HashMap();
map.put("AA", 123);
map.put("ZZ", 251);
map.put("CC", 110);
map.put("RR", 124);
map.put("FF", 662);
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=251, CC=110, RR=124, FF=662}
//Object get(Object key)：获取指定key对应的value
System.out.println(map.get("AA"));//123
//boolean containsKey(Object key)：是否包含指定的key
System.out.println(map.containsKey("ZZ"));//true
//boolean containsValue(Object value)：是否包含指定的value
System.out.println(map.containsValue(123));//true
//int size()：返回map中key-value对的个数
System.out.println(map.size());//5
//boolean isEmpty()：判断当前map是否为空
System.out.println(map.isEmpty());//false
//boolean equals(Object obj)：判断当前map和参数对象obj是否相等
Map map1 = new HashMap();
map1.put("AA", 123);
map1.put("ZZ", 251);
map1.put("CC", 110);
map1.put("RR", 124);
map1.put("FF", 662);
System.out.println(map.equals(map1));//true
}
3.3 元视图操做的方法：
Set keySet()：返回全部key构成的Set集合
Collection values()：返回全部value构成的Collection集合
Set entrySet()：返回全部key-value对构成的Set集合
代码示例：
@Test
public void test3() {
Map map = new HashMap();
map.put("AA", 123);
map.put("ZZ", 251);
map.put("CC", 110);
map.put("RR", 124);
map.put("FF", 662);
System.out.println(map);//{AA=123, ZZ=251, CC=110, RR=124, FF=662}
//遍历全部的key集:Set keySet()：返回全部key构成的Set集合
Set set = map.keySet();
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.println(iterator.next());
}
System.out.println("--------------");
//遍历全部的value集：Collection values()：返回全部value构成的Collection集合
Collection values = map.values();
for (Object obj :
values) {
System.out.println(obj);
}
System.out.println("---------------");
//Set entrySet()：返回全部key-value对构成的Set集合
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator1 = entrySet.iterator();
//方式一：
while (iterator1.hasNext()) {
Object obj = iterator1.next();
//entrySet集合中的元素都是entry
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "-->" + entry.getValue());
}
System.out.println("--------------");
//方式二：
Set keySet = map.keySet();
Iterator iterator2 = keySet.iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
Object key = iterator2.next();
Object value = map.get(key);
System.out.println(key + "==" + value);
}
}
总结：经常使用方法：
添加：put(Object key,Object value)
删除：remove(Object key)
修改：put(Object key,Object value)
查询：get(Object key)
长度：size()
遍历：keySet() / values() / entrySet()
4. 内存结构说明：（难点）
4.1 HashMap在JDK 7.0中实现原理：
4.1.1 HashMap的存储结构：
JDK 7.0及之前的版本：HashMap是数组+链表结构（地址链表法）
JDK 8.0版本之后：HashMap是数组+链表+红黑树实现
4.1.2 对象建立和添加过程：
HashMap map = new HashMap():
在实例化之后，底层建立了长度是16的一维数组Entry[] table。
...可能已经执行过屡次put...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值通过某种算法计算之后，获得在Entry数组中的存放位置。
若是此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----状况1
若是此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
若是key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----状况2
若是key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
若是equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----状况3
若是equals()返回true:使用value1替换value2。
补充：关于状况2和状况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。
在不断的添加过程当中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。
4.1.3 HashMap的扩容
当HashMap中的元素愈来愈多的时候，hash冲突的概率也就愈来愈高，由于数组的长度是固定的。因此为了提升查询的效率，就要对 HashMap的数组进行扩容，而在HashMap数组扩容以后，原数组中的数据必须从新计算其在新数组中的位置，并放进去，这就是 resize。
4.1.4 HashMap扩容时机
当HashMap中的元素个数超过数组大小（数组总大小 length，不是数组中个数） loadFactor时，就会进行数组扩容，loadFactor的默认值(DEFAULTLOAD FACTOR)为0.75，这是一个折中的取值。也就是说，默认状况下，数组大小(DEFAULT INITIAL CAPACITY)为16，那么当 HashMap中元素个数超过16 0.75=12（这个值就是代码中的 threshold值，也叫作临界值）的时候，就把数组的大小扩展为2 * 16=32，即扩大一倍，而后从新计算每一个元素在数组中的位置，而这是一个很是消耗性能的操做，因此若是咱们已经预知 HashMap中元素的个数，那么预设元素的个数可以有效的提升HashMap的性能。
4.2 HashMap在JDK 8.0底层实现原理：
4.2.1 HashMap的存储结构：
HashMap的内部存储结构实际上是数组+链表+红黑树的组合。
4.2.2 HashMap添加元素的过程：
当实例化一个HashMap时，会初始化 initialCapacity和loadFactor，在put第一对映射关系时，系统会建立一个长度为 initialCapacity的Node数组，这个长度在哈希表中被称为容量（Capacity），在这个数组中能够存放元素的位置咱们称之为“桶”（ bucket），每一个bucket都有本身的索引，系统能够根据索引快速的查找bucket中的元素。
每一个 bucket中存储一个元素，即一个Node对象，但每个Noe对象能够带个引用变量next，用于指向下一个元素，所以，在一个桶中，就有可能生成一个Node链。也多是一个一个 TreeNode对象，每个Tree node对象能够有两个叶子结点left和right，所以，在一个桶中，就有可能生成一个TreeNode树。而新添加的元素做为链表的last，或树的叶子结点。
4.2.3 HashMap的扩容机制:
当HashMapl中的其中一个链的对象个数没有达到8个和JDK 7.0之前的扩容方式同样。
当HashMapl中的其中一个链的对象个数若是达到了8个，此时若是 capacity没有达到64，那么HashMap会先扩容解决，若是已经达到了64，那么这个链会变成树，结点类型由Node变成 Tree Node类型。固然，若是当映射关系被移除后，下次resize方法时判断树的结点个数低于6个，也会把树再转为链表。
4.2.4 JDK 8.0与JDK 7.0中HashMap底层的变化：
new HashMap():底层没有建立一个长度为16的数组
JDK 8.0底层的数组是：Node[],而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层建立长度为16的数组
JDK 7.0底层结构只有：数组+链表。JDK 8.0中底层结构：数组+链表+红黑树。
造成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改成使用红黑树存储。
4.3 HashMap底层典型属性的属性的说明：
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值，= 容量填充因子：16 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:JDK 8.0引入
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64
4.4 LinkedHashMap的底层实现原理
LinkedHashMap底层使用的结构与HashMap相同，由于LinkedHashMap继承于HashMap.
区别就在于：LinkedHashMap内部提供了Entry，替换HashMap中的Node.
与Linkedhash Set相似，LinkedHashMap能够维护Map的迭代顺序：迭代顺序与Key-value对的插入顺序一致
HashMap中内部类Node源码：
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>{
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
}
LinkedHashM中内部类Entry源码：
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;//可以记录添加的元素的前后顺序
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
5. TreeMap的使用
向TreeMap中添加key-value，要求key必须是由同一个类建立的对象 要照key进行排序：天然排序 、定制排序
代码示例：
//天然排序
@Test
public void test() {
TreeMap map = new TreeMap();
User u1 = new User("Tom", 23);
User u2 = new User("Jarry", 18);
User u3 = new User("Bruce", 56);
User u4 = new User("Davie", 23);
map.put(u1, 98);
map.put(u2, 16);
map.put(u3, 92);
map.put(u4, 100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator = entrySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
}
}
//定制排序：按照年龄大小排
@Test
public void test2() {
TreeMap map = new TreeMap(new Comparator() {
@Override
public int compare(Object o1, Object o2) {
if (o1 instanceof User && o2 instanceof User) {
User u1 = (User) o1;
User u2 = (User) o2;
return Integer.compare(u1.getAge(), u2.getAge());
}
throw new RuntimeException("输入数据类型错误");
}
});
User u1 = new User("Tom", 23);
User u2 = new User("Jarry", 18);
User u3 = new User("Bruce", 56);
User u4 = new User("Davie", 23);
map.put(u1, 98);
map.put(u2, 16);
map.put(u3, 92);
map.put(u4, 100);
Set entrySet = map.entrySet();
Iterator iterator = entrySet.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
Map.Entry entry = (Map.Entry) obj;
System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
}
}
6.使用Properties读取配置文件
代码示例：
//Properties:经常使用来处理配置文件。key和value都是String类型
public static void main(String[] args) {
FileInputStream fis = null;
try {
Properties pros = new Properties();
fis = new FileInputStream("jdbc.properties");
pros.load(fis);//加载流对应的文件
String name = pros.getProperty("name");
String password = pros.getProperty("password");
System.out.println("name = " + name + ", password = " + password);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(fis != null){
try {
fis.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
最后
你们看完有什么不懂的话能够在下方留言评论，也能够私信问我，我通常看到以后都会回复的。也欢迎你们关注个人公众号：前程有光，立刻金九银十跳槽面试季，整理了1000多道将近500多页pdf文档的Java面试题资料，文章都会在里面更新，整理的资料也会放在里面。
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