地图。它们可能没有隐藏的宝藏或在您寻找黄金时标记“X”点，但它们是 Java 开发中的宝库。无论您是新手开发人员还是键盘沾满咖啡色的经验丰富的建筑师，了解地图都将提升您的编码水平。让我们踏上史诗般的旅程，探索 Java 地图的每一个角落。
简单来说，Map 是一种存储键值对的数据结构。把它想象成一本现实世界的字典：你有一个单词（键）及其含义（值）。 Map 中的每个键必须是唯一的，但值可以重复。
缓存：存储结果以避免重复计算。
数据库索引：通过主键快速访问数据。
配置：将设置和首选项存储为键值对。
计数频率：计算元素的出现次数（例如词频）。
地图在需要快速查找、插入和更新的场景中大放异彩。它们用于对唯一标识符（键）与特定实体（值）关联的关系进行建模。
Java提供了多种Map来满足不同的需求：
3.1 哈希映射
实现 ：使用哈希表 .
性能：获取和放置操作的平均时间为 O(1)。
特性：无序，允许一个空键和多个空值。
内存布局 ：键存储在桶数组中；每个桶都是一个链表或一棵树（如果碰撞超过阈值）。
3.2 LinkedHashMap
实现 ：用链表扩展 HashMap 来维护 插入顺序 .
用例：当需要保留条目的顺序时（例如，LRU 缓存）。
性能：由于链表开销，略低于 HashMap。
3.3 树形图
实现：使用红黑树（一种平衡二叉搜索树）。
性能：获取、放置和删除操作的 O(log n)。
特征：根据键的自然顺序或自定义比较器排序。
3.4 哈希表
古代历史警报：Java 早期的遗物，同步且线程安全，但性能损失很大。
特征：不允许空键或值。
3.5 ConcurrentHashMap
线程安全英雄：专为并发访问而设计，无需锁定整个地图。
实现：使用基于段的锁定机制。
性能：在并发读写访问下提供高吞吐量。
4.1 深入了解 HashMap
散列 ：将键传递给散列函数，该函数返回数组（桶）内的索引。
冲突解决 ：当多个键产生相同的哈希索引时：
int hash = key.hashCode() ^ (key.hashCode() >>> 16); int index = hash & (n - 1); // n is the size of the array (usually a power of 2)
4.2 TreeMap 内部结构
红黑树：自平衡树确保从根到叶子的最长路径不超过最短路径的两倍。
排序：按自然顺序或基于比较器自动对键进行排序。
4.3 ConcurrentHashMap 机制
桶锁：在不同的段上使用细粒度的锁来提高并发性。
内存效率：利用数组和链接节点的组合。
让我们通过简单的代码片段来了解最常用的方法：
5.1 put(K键,V值)
插入或更新键值对。
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 30);
map.put("Bob", 25);
5.2 get(对象键)
检索与键关联的值。
int age = map.get("Alice"); // 30
5.3 containsKey(对象键)
检查地图是否包含特定键。
boolean exists = map.containsKey("Bob"); // true
5.4 删除（对象键）
删除特定键的映射。
map.remove("Bob");
5.5 EntrySet()、keySet()、values()
迭代条目、键或值。
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}
HashMap 是围绕桶（数组）构建的。每个存储桶都指向：
单个条目
链表/树结构（存在碰撞）。
如果 key1 和 key2 具有相同的哈希值，则它们会进入同一个存储桶：
Java 8 之前：链接列表。
Java 8 ：当桶中的元素数量超过阈值时转换为树。
视觉表现 :
int hash = key.hashCode() ^ (key.hashCode() >>> 16); int index = hash & (n - 1); // n is the size of the array (usually a power of 2)
常用于词频计数器或字符串中的字符计数等算法。
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Alice", 30);
map.put("Bob", 25);
int age = map.get("Alice"); // 30
何时使用地图 :
查找繁重的任务：如果您需要 O(1) 时间复杂度。
计数和频率问题：在竞争性编程中常见。
缓存和记忆：映射可用于缓存动态编程的结果。
给定一个整数数组，返回加起来达到特定目标的两个数字的索引。
boolean exists = map.containsKey("Bob"); // true
使用 Integer 作为键时，请记住 Java 缓存从 -128 到 127 的整数。超出该范围，键可能会以不同的方式装箱，从而导致效率低下。
为了进行性能调整，请仔细重写 hashCode()：
map.remove("Bob");
使用可变对象作为键是不好的做法。如果关键对象发生变化，则可能无法检索。
键值关系：如果问题存在一个项目映射到另一个项目的关系。
重复计数：检测重复元素。
快速数据检索：当需要 O(1) 查找时。
映射是 Java 中最通用、最强大的数据结构之一。无论是用于通用用途的 HashMap、用于排序数据的 TreeMap，还是用于并发的 ConcurrentHashMap，了解使用哪个以及它们如何操作将帮助您编写更好、更高效的代码。
因此，下次有人问您有关地图的问题时，您可以微笑着喝咖啡，然后告诉他们，“您想让我从哪里开始？”
以上是深入了解 Java 地图：所有开发人员的终极指南的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！
