Java-Map源码分析及特性

纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行
--陆游 问渠那得清如许，为有源头活水来 --朱熹

Map架构：





如上图：
（1）Map是映射接口，Map中存储的内容是键值对（key-value）
（2）AbstractMap是继承于Map的抽象类，实现了Map中的大部分API。
（3）SortedMap是继承于Map的接口，SortedMap中的内容是排序的键值对，排序的方法是通过比较器。
（4）NavigableMap继承于SortedMap，其中有一系列的导航方法，如“获取大于或等于某对象的键值对”等等
（5）TreeMap继承于AbstractMap和NavigableMap接口，因此TreeMap中的内容是有序的键值对。
（6）HashMap继承于AbstractMap，内容也是键值对，但不保证次序。
（7）WeakHashMap继承于AbstractMap，它和HashMap的键类型不同，WeakHashMap是弱键。
（8）HashTable继承于Directionary同时也实现了Map,因此是键值对的，但不保证次序，同时是线程安全的。
总结：
HashMap是基于”拉链法“实现的散列表，一般用于单线程，键值都可以为空，支持Iterator（迭代器）遍历
Hashtable是基于”拉链法“实现的散列表，是线程安全的，可以用于多线程程序中。支持Iterator（迭代器）遍历和Enumeration（枚举器）两种遍历方式。
WeakHashMap也是基于”拉链法“实现的散列表，同时是弱键
TreeMap 是有序的散列表，通过红黑树来实现的，键值都不能为空。

Java8的Map接口的源码：

public interface Map<K,V> {
int size();//数目
boolean isEmpty();//判断是否为空
boolean containsKey(Object key);//判断是否含有某个key
boolean containsValue(Object value);//判断是否含有某个值
V get(Object key);//通过key获得value
V put(K key, V value);//插入键值对
V remove(Object key);//通过key删除
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);//将一个Map插入
void clear();//清空
Set<K> keySet();//返回key集合
Collection<V> values();//返回value
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();//实体集合，Map的改变会影响到它
interface Entry<K,V> {
K getKey();//获得key
V getValue();//获得value
V setValue(V value);//设置值
boolean equals(Object o);//判断对象是否相等
int hashCode();//返回hashCode
//比较器，比较两个key
public static <K extends Comparable<? super K>, V> Comparator<Map.Entry<K,V>> comparingByKey() {
return (Comparator<Map.Entry<K, V>> & Serializable)
(c1, c2) -> c1.getKey().compareTo(c2.getKey());
}
//比较两个值
public static <K, V extends Comparable<? super V>> Comparator<Map.Entry<K,V>> comparingByValue() {
return (Comparator<Map.Entry<K, V>> & Serializable)
(c1, c2) -> c1.getValue().compareTo(c2.getValue());
}
//比较两个key
public static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByKey(Comparator<? super K> cmp) {
Objects.requireNonNull(cmp);
return (Comparator<Map.Entry<K, V>> & Serializable)
(c1, c2) -> cmp.compare(c1.getKey(), c2.getKey());
}
//比较两个值
public static <K, V> Comparator<Map.Entry<K, V>> comparingByValue(Comparator<? super V> cmp) {
Objects.requireNonNull(cmp);
return (Comparator<Map.Entry<K, V>> & Serializable)
(c1, c2) -> cmp.compare(c1.getValue(), c2.getValue());
}
}
//比较map是否相等
boolean equals(Object o);
int hashCode();//hashCode
default V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {
V v;
return (((v = get(key)) != null) || containsKey(key))
? v
: defaultValue;
}
default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
K k;
V v;
try {
k = entry.getKey();
v = entry.getValue();
} catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
throw new ConcurrentModificationException(ise);
}
action.accept(k, v);
}
}
default void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {
Objects.requireNonNull(function);
for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {
K k;
V v;
try {
k = entry.getKey();
v = entry.getValue();
} catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
throw new ConcurrentModificationException(ise);
}

// ise thrown from function is not a cme.
v = function.apply(k, v);

try {
entry.setValue(v);
} catch(IllegalStateException ise) {
// this usually means the entry is no longer in the map.
throw new ConcurrentModificationException(ise);
}
}
}
default V putIfAbsent(K key, V value) {
V v = get(key);
if (v == null) {
v = put(key, value);
}

return v;
}
//删除某个key和value对应的对象
default boolean remove(Object key, Object value) {
Object curValue = get(key);
if (!Objects.equals(curValue, value) ||
(curValue == null && !containsKey(key))) {
return false;
}
remove(key);
return true;
}
//将某个key和oldValue对应的值替换为newValue
default boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
Object curValue = get(key);
if (!Objects.equals(curValue, oldValue) ||
(curValue == null && !containsKey(key))) {
return false;
}
put(key, newValue);
return true;
}
//替换key的值
default V replace(K key, V value) {
V curValue;
if (((curValue = get(key)) != null) || containsKey(key)) {
curValue = put(key, value);
}
return curValue;
}
default V computeIfAbsent(K key,
Function<? super K, ? extends V> mappingFunction) {
Objects.requireNonNull(mappingFunction);
V v;
if ((v = get(key)) == null) {
V newValue;
if ((newValue = mappingFunction.apply(key)) != null) {
put(key, newValue);
return newValue;
}
}

return v;
}
default V computeIfPresent(K key,
BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
Objects.requireNonNull(remappingFunction);
V oldValue;
if ((oldValue = get(key)) != null) {
V newValue = remappingFunction.apply(key, oldValue);
if (newValue != null) {
put(key, newValue);
return newValue;
} else {
remove(key);
return null;
}
} else {
return null;
}
}
default V compute(K key,
BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
Objects.requireNonNull(remappingFunction);
V oldValue = get(key);

V newValue = remappingFunction.apply(key, oldValue);
if (newValue == null) {
// delete mapping
if (oldValue != null || containsKey(key)) {
// something to remove
remove(key);
return null;
} else {
// nothing to do. Leave things as they were.
return null;
}
} else {
// add or replace old mapping
put(key, newValue);
return newValue;
}
}
default V merge(K key, V value,
BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
Objects.requireNonNull(remappingFunction);
Objects.requireNonNull(value);
V oldValue = get(key);
V newValue = (oldValue == null) ? value :
remappingFunction.apply(oldValue, value);
if(newValue == null) {
remove(key);
} else {
put(key, newValue);
}
return newValue;
}
}