【Java】集合之使用 Map

为什么使用Map

我们知道，List是一种顺序列表，如果有一个存储学生Student实例的List，要在List中根据name查找某个指定的Student的分数，应该怎么办？

最简单的方法是遍历List并判断name是否相等，然后返回指定元素：

List<Student> list = ...
Student target = null;
for (Student s : list) {if ("Xiao Ming".equals(s.name)) {target = s;break;}
}
System.out.println(target.score);

这种需求其实非常常见，即通过一个键去查询对应的值。使用List来实现存在效率非常低的问题，因为平均需要扫描一半的元素才能确定，而Map这种键值（key-value）映射表的数据结构，作用就是能高效通过key快速查找value（元素）。

用Map来实现根据name查询某个Student的代码如下：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {public static void main(String[] args) {Student s = new Student("Xiao Ming", 99);Map<String, Student> map = new HashMap<>();map.put("Xiao Ming", s); // 将"Xiao Ming"和Student实例映射并关联Student target = map.get("Xiao Ming"); // 通过key查找并返回映射的Student实例System.out.println(target == s); // true，同一个实例System.out.println(target.score); // 99Student another = map.get("Bob"); // 通过另一个key查找System.out.println(another); // 未找到返回null}
}class Student {public String name;public int score;public Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}
}

通过上述代码可知：Map<K, V>是一种键-值映射表，当我们调用put(K key, V value)方法时，就把key和value做了映射并放入Map。当我们调用V get(K key)时，就可以通过key获取到对应的value。如果key不存在，则返回null。和List类似，Map也是一个接口，最常用的实现类是HashMap。

如果只是想查询某个key是否存在，可以调用boolean containsKey(K key)方法。

如果我们在存储Map映射关系的时候，对同一个key调用两次put()方法，分别放入不同的value，会有什么问题呢？例如：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("apple", 123);map.put("pear", 456);System.out.println(map.get("apple")); // 123map.put("apple", 789); // 再次放入apple作为key，但value变为789System.out.println(map.get("apple")); // 789}
}

重复放入key-value并不会有任何问题，但是一个key只能关联一个value。在上面的代码中，一开始我们把key对象"apple"映射到Integer对象123，然后再次调用put()方法把"apple"映射到789，这时，原来关联的value对象123就被“冲掉”了。实际上，put()方法的签名是V put(K key, V value)，如果放入的key已经存在，put()方法会返回被删除的旧的value，否则，返回null。

始终牢记：Map中不存在重复的key，因为放入相同的key，只会把原有的key-value对应的value给替换掉。
此外，在一个Map中，虽然key不能重复，但value是可以重复的：

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 123);
map.put("pear", 123); // ok

遍历Map

对Map来说，要遍历key可以使用for each循环遍历Map实例的keySet()方法返回的Set集合，它包含不重复的key的集合：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("apple", 123);map.put("pear", 456);map.put("banana", 789);for (String key : map.keySet()) {Integer value = map.get(key);System.out.println(key + " = " + value);}}
}Run
同时遍历key和value可以使用for each循环遍历Map对象的entrySet()集合，它包含每一个key-value映射：import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Main {public static void main(String[] args) {Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("apple", 123);map.put("pear", 456);map.put("banana", 789);for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {String key = entry.getKey();Integer value = entry.getValue();System.out.println(key + " = " + value);}}
}

Map和List不同的是，Map存储的是key-value的映射关系，并且，它不保证顺序。在遍历的时候，遍历的顺序既不一定是put()时放入的key的顺序，也不一定是key的排序顺序。使用Map时，任何依赖顺序的逻辑都是不可靠的。以HashMap为例，假设我们放入"A"，"B"，"C"这3个key，遍历的时候，每个key会保证被遍历一次且仅遍历一次，但顺序完全没有保证，甚至对于不同的JDK版本，相同的代码遍历的输出顺序都是不同的！

遍历Map时，不可假设输出的key是有序的！

练习

请编写一个根据name查找score的程序，并利用Map充当缓存，以提高查找效率：

import java.util.*;
public class Main {public static void main(String[] args) {List<Student> list = List.of(new Student("Bob", 78),new Student("Alice", 85),new Student("Brush", 66),new Student("Newton", 99));var holder = new Students(list);System.out.println(holder.getScore("Bob") == 78 ? "测试成功!" : "测试失败!");System.out.println(holder.getScore("Alice") == 85 ? "测试成功!" : "测试失败!");System.out.println(holder.getScore("Tom") == -1 ? "测试成功!" : "测试失败!");}
}class Students {List<Student> list;Map<String, Integer> cache;Students(List<Student> list) {this.list = list;cache = new HashMap<>();}/*** 根据name查找score，找到返回score，未找到返回-1*/int getScore(String name) {// 先在Map中查找:Integer score = this.cache.get(name);if (score == null) {// TODO:}return score == null ? -1 : score.intValue();}Integer findInList(String name) {for (var ss : this.list) {if (ss.name.equals(name)) {return ss.score;}}return null;}
}class Student {String name;int score;Student(String name, int score) {this.name = name;this.score = score;}
}