Map家族

1、頂層接口：Map<K,V>

• 實現：定義了 鍵值對的存儲 的抽象接口

  • 常用方法：put() get() remove() containsKey() entrySet() keySet() values()
• 底層：只是規範，並不關心具體數據結構
• 應用：統一API，讓不同實現類有相同的使用方式
• 作用：抽象層，解耦調用方與實現類

2、HashMap

• 底層：

  • jdk 1.7：數組+鏈表 jdk1.8+：數組+鏈表+紅黑樹（後鏈表長度 > 8 時轉為紅黑樹）
  • 哈希函數：對hashCode做擾動運算，減少衝突
  • 擴容：容量翻倍，重新hash
• 應用：緩存、統計、配置存儲
• 作用：O(1)平均查找、插入效率 無序查找，效率優先

• 業務場景（最常用的）：

  1. 緩存：存儲一些臨時數據，比如一個用户的ID和用户信息的映射

  Map<Integer, User> userCache = new HashMap();
  userCache.put(1001, new User("wjj"));

  2. 快速查找：比如統計單詞出現的次數

  Map<String, Integer> countMap = HashMap<>();
  // 統計 apple 出現的次數，出現就+1，否則放入1

  3. 配置存儲：存儲一些配置項，比如數據庫連接參數（key=配置名，value=值）

3、LinkedHashMap

• 底層：繼承HashMap，多了一個 雙向鏈表，保證插入順序或訪問順序
• 特點：有序（插入順序 或 LRU順序）

• 業務場景：

  1. LRU緩存（最常見）：可以設置accessOrder = true ，自動把最近訪問的放到最後，淘汰最久沒有訪問的 (accessOrder 按照訪問順序排列 false就是按照插入順序)

  LinkedHashMap<Integer, String> lruCache = new LinkedHashMap<>(16, 0.75f, true);
  // 第一個參數：初始容量 第二個：負載因子（當元素超過16*0.75=12時進行擴容）
  // 第三個參數：是否按照訪問順序排序

  2. 需要順序輸出的情況：比如保存菜單項，按用户定義的順序展示

4、TreeMap

• 底層：紅黑樹（有序二叉查找樹）
• 特點：按照 key 排序（自然排序 or Comparator）。查找 / 插入O(logN)

• 業務場景：

  1. 排行榜：比如存儲用户分數，key = 分數，value = 用户，天然排序

  TreeMap<Integer, String> rank = new TreeMap<>();
  rank.put(100, "wjj");
  rank.put(200, "jjw");    // TreeMap會自動進行排序

  2. 範圍查詢：比如找“分數在80-100的所有學生”

  SortedMap<Integer, String> sub = rank.subMap(80, 101);
  /*
      TreeMap就是實現了SortedMap接口的具體實現類
       SortedMap是一個接口，規定 有序Map 應該支持的一些功能
      1. subMap(fromKey, toKey)    獲取某個範圍的子視圖
      2. headMap(toKey)     獲取比某個key小的所有映射
      3. tailMap()    獲取比某個key大的所有映射
      4. firstKey()、lastKey()        獲取最大、最小key
  */

5、ConcurrentHashMap

為什麼使用這個？

1. HashMap線程不安全，多線程環境下會出現問題（eg：死循環、數據丟失）
2. Hashtable雖然線程安全，但是因為對方加了全表鎖（synchronized），併發性能很差

• 底層：分段鎖（jdk7），CAS+synchronized（jdk8）
• 特點：高併發環境下使用，性能遠高於Hashtable，其迭代器是弱一致性，其他線程更改Map，不會拋異常

• 業務場景：

  1. 併發緩存：多線程同時讀寫緩存數據（用户session、token、臨時數據啥的）

  ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>();
  cache.put("token", "xyz123");

  2. 統計併發管理訪問量：比如電商系統中統計商品的訪問次數
  3. 存放共享資源：比如多個線程共享的用户session信息

6、Hashteble

• 底層：數組+鏈表
• 特點：線程安全（方法上加synchronized，全），不允許null key和null value

• 業務場景：

  1. 早期多線程程序：現在基本被ConcurrentHashMap替代
  2. 維護老項目會遇到，新開發基本用不上

7、WeakHashMap

• 底層：key用弱引用存儲，GC發現key沒有強引用時，會自動回收對應的entry
• 特點：適合做“臨時性緩存”

• 業務場景：

  1. 緩存場景：避免緩存導致內存泄露，比如class loader緩存（當key沒人引用時，GC會自動清理）
  2. 圖片緩存：android中用過，用於圖片對象的緩存

8、IdentityHashMap

• 底層：和HashMap類似，但key比較用 ==（地址比較） 而不是equals()

• 業務場景：

  1. 對象唯一性映射：比如序列化時，判斷一個對象是否已經被處理過

  // 普通 HashMap 會認為兩個內容一樣的對象是同一個，但 IdentityHashMap 可以區分
  String a = new String("abc");
  String b = new String("abc");
  Map<String, String> map = new IndentityHashMap<>();
  map.put(a, "A");
  map.put(b, "B");
  System.out.println(map.size())    // 輸出2        而 HashMap 會輸出 1

  2. 特殊框架實現：一般業務開發幾乎不用