Java 集合系列： Map架構，看完才知道邏輯思維的重要性

前面，我們已經系統的對List進行了學習。接下來，我們先學習Map，然後再學習Set；因為Set的實現類都是基於Map來實現的(如，HashSet是通過HashMap實現的，TreeSet是通過TreeMap實現的)。

首先，我們看看Map架構。

這裡寫圖片描述

如上圖：

(01) Map 是映射接口，Map中存儲的內容是鍵值對(key-value)。

(02) AbstractMap 是繼承於Map的抽象類，它實現了Map中的大部分API。其它Map的實現類可以通過繼承AbstractMap來減少重複編碼。

(03) SortedMap 是繼承於Map的接口。SortedMap中的內容是排序的鍵值對，排序的方法是通過比較器(Comparator)。

(04) NavigableMap 是繼承於SortedMap的接口。相比於SortedMap，NavigableMap有一系列的導航方法；如"獲取大於/等於某對象的鍵值對"、“獲取小於/等於某對象的鍵值對”等等。

(05) TreeMap 繼承於AbstractMap，且實現了NavigableMap接口；因此，TreeMap中的內容是“有序的鍵值對”！

(06) HashMap 繼承於AbstractMap，但沒實現NavigableMap接口；因此，HashMap的內容是“鍵值對，但不保證次序”！

(07) Hashtable 雖然不是繼承於AbstractMap，但它繼承於Dictionary(Dictionary也是鍵值對的接口)，而且也實現Map接口；因此，Hashtable的內容也是“

(08) WeakHashMap 繼承於AbstractMap。它和HashMap的鍵類型不同，WeakHashMap的鍵是“弱鍵”。

在對各個實現類進行詳細之前，先來看看各個接口和抽象類的大致介紹。

1 Map

Map的定義如下：

public interface Map { }

Map 是一個鍵值對(key-value)映射接口。Map映射中不能包含重複的鍵；每個鍵最多隻能映射到一個值。

Map 接口提供三種collection 視圖，允許以鍵集、值集或

Map 映射順序。有些實現類，可以明確保證其順序，如 TreeMap；另一些映射實現則不保證順序，如 HashMap 類。

Map 的實現類應該提供2個“標準的”構造方法：第一個，void（無參數）構造方法，用於創建空映射；第二個，帶有單個 Map 類型參數的構造方法，用於創建一個與其參數具有相同鍵-值映射關係的新映射。實際上，後一個構造方法允許用戶複製任意映射，生成所需類的一個等價映射。儘管無法強制執行此建議（因為接口不能包含構造方法），但是 JDK 中所有通用的映射實現都遵從它。

Map的API

abstract void clear()
abstract boolean containsKey(Object key)
abstract boolean containsValue(Object value)
abstract Set<entry>> entrySet()
abstract boolean equals(Object object)
abstract V get(Object key)
abstract int hashCode()
abstract boolean isEmpty()
abstract Set keySet()
abstract V put(K key, V value)
abstract void putAll(Map extends K, ? extends V> map)
abstract V remove(Object key)
abstract int size()
abstract Collection 
 values()
/<entry>

說明：

(01) Map提供接口分別用於返回 鍵集、值集或鍵-值映射關係集。

entrySet()用於返回鍵-值集的Set集合

keySet()用於返回鍵集的Set集合

values()用戶返回值集的Collection集合

因為Map中不能包含重複的鍵；每個鍵最多隻能映射到一個值。所以，鍵-值集、鍵集都是Set，值集時Collection。

(02) Map提供了“鍵-值對”、“根據鍵獲取值”、“刪除鍵”、“獲取容量大小”等方法。

2 Map.Entry

Map.Entry的定義如下：

interface Entry { }

Map.Entry是Map中內部的一個接口，Map.Entry是鍵值對，Map通過 entrySet() 獲取Map.Entry的鍵值對集合，從而通過該集合實現對鍵值對的操作。

Map.Entry的API

abstract boolean equals(Object object)
abstract K getKey()
abstract V getValue()
abstract int hashCode()
abstract V setValue(V object)

3 AbstractMap

AbstractMap的定義如下：

public abstract class AbstractMap implements Map {}

AbstractMap類提供 Map 接口的骨幹實現，以最大限度地減少實現此接口所需的工作。

要實現不可修改的映射，編程人員只需擴展此類並提供 entrySet 方法的實現即可，該方法將返回映射的映射關係 set 視圖。通常，返回的 set 將依次在 AbstractSet 上實現。此 set 不支持 add() 或 remove() 方法，其迭代器也不支持 remove() 方法。

要實現可修改的映射，編程人員必須另外重寫此類的 put 方法（否則將拋出 UnsupportedOperationException），entrySet().iterator() 返回的迭代器也必須另外實現其 remove 方法。

AbstractMap的API

abstract Set<entry>> entrySet()
 void clear()
 boolean containsKey(Object key)
 boolean containsValue(Object value)
 boolean equals(Object object)
 V get(Object key)
 int hashCode()
 boolean isEmpty()
 Set keySet()
 V put(K key, V value)
 void putAll(Map extends K, ? extends V> map)
 V remove(Object key)
 int size()
 String toString()
 Collection values()
 Object clone()
/<entry>

4 SortedMap

SortedMap的定義如下：

public interface SortedMap extends Map { }

SortedMap是一個繼承於Map接口的接口。它是一個有序的SortedMap鍵值映射。

SortedMap的排序方式有兩種：自然排序 或者 用戶指定比較器。 插入有序 SortedMap 的所有元素都必須實現 Comparable 接口（或者被指定的比較器所接受）。

另外，所有SortedMap 實現類都應該提供 4 個“標準”構造方法：

(01) void（無參數）構造方法，它創建一個空的有序映射，按照鍵的自然順序進行排序。

(02) 帶有一個 Comparator 類型參數的構造方法，它創建一個空的有序映射，根據指定的比較器進行排序。

(03) 帶有一個 Map 類型參數的構造方法，它創建一個新的有序映射，其鍵-值映射關係與參數相同，按照鍵的自然順序進行排序。

(04) 帶有一個 SortedMap 類型參數的構造方法，它創建一個新的有序映射，其鍵-值映射關係和排序方法與輸入的有序映射相同。無法保證強制實施此建議，因為接口不能包含構造方法。

SortedMap的API

// 繼承於Map的API
abstract void clear()
abstract boolean containsKey(Object key)
abstract boolean containsValue(Object value)
abstract Set<entry>> entrySet()
abstract boolean equals(Object object)
abstract V get(Object key)
abstract int hashCode()
abstract boolean isEmpty()
abstract Set keySet()
abstract V put(K key, V value)
abstract void putAll(Map extends K, ? extends V> map)
abstract V remove(Object key)
abstract int size()
abstract Collection values()
// SortedMap新增的API 
abstract Comparator super K> comparator()
abstract K firstKey()
abstract SortedMap headMap(K endKey)
abstract K lastKey()
abstract SortedMap subMap(K startKey, K endKey)
abstract SortedMap tailMap(K startKey)
/<entry> 

5 NavigableMap

NavigableMap的定義如下：

public interface NavigableMap extends SortedMap { }

NavigableMap是繼承於SortedMap的接口。它是一個可導航的鍵-值對集合，具有了為給定搜索目標報告最接近匹配項的導航方法。

NavigableMap分別提供了獲取“鍵”、“鍵-值對”、“鍵集”、“鍵-值對集”的相關方法。

NavigableMap的API

abstract Entry ceilingEntry(K key)
abstract Entry firstEntry()
abstract Entry floorEntry(K key)
abstract Entry higherEntry(K key)
abstract Entry lastEntry()
abstract Entry lowerEntry(K key)
abstract Entry pollFirstEntry()
abstract Entry pollLastEntry()
abstract K ceilingKey(K key) 

abstract K floorKey(K key)
abstract K higherKey(K key)
abstract K lowerKey(K key)
abstract NavigableSet descendingKeySet()
abstract NavigableSet navigableKeySet()
abstract NavigableMap descendingMap()
abstract NavigableMap headMap(K toKey, boolean inclusive)
abstract SortedMap headMap(K toKey)
abstract SortedMap subMap(K fromKey, K toKey)
abstract NavigableMap subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey, boolean toInclusive)
abstract SortedMap tailMap(K fromKey)
abstract NavigableMap tailMap(K fromKey, boolean inclusive)

說明：

NavigableMap除了繼承SortedMap的特性外，它的提供的功能可以分為4類：

第1類，提供操作鍵-值對的方法。

lowerEntry、floorEntry、ceilingEntry 和 higherEntry 方法，它們分別返回與小於、小於等於、大於等於、大於給定鍵的鍵關聯的 Map.Entry 對象。

firstEntry、pollFirstEntry、lastEntry 和 pollLastEntry 方法，它們返回和/或移除最小和最大的映射關係（如果存在），否則返回 null。

第2類，提供操作鍵的方法。這個和第1類比較類似

lowerKey、floorKey、ceilingKey 和 higherKey 方法，它們分別返回與小於、小於等於、大於等於、大於給定鍵的鍵。

第3類，獲取鍵集。

navigableKeySet、descendingKeySet分別獲取正序/反序的鍵集。

第4類，獲取鍵-值對的子集。

6 Dictionary

Dictionary的定義如下：

public abstract class Dictionary {}

NavigableMap是JDK 1.0定義的鍵值對的接口，它也包括了操作鍵值對的基本函數。

Dictionary的API

abstract Enumeration elements()
abstract V get(Object key)
abstract boolean isEmpty()
abstract Enumeration keys()
abstract V put(K key, V value)
abstract V remove(Object key)
abstract int size()

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