前言
前面瞭解完List介面的相關實現類 Android中需要了解的資料結構（一）
Map介面
Map與List、Set介面不同，它是由一系列鍵值對組成的集合，提供了key到Value的對映。在Map中它保證了key與value之間的一一對應關係。也就是說一個key對應一個value，所以它不能存在相同的key值，當然value值可以相同。
實現map的集合有：HashMap、HashTable、TreeMap、WeakHashMap。
HashMap
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {}
複製程式碼HashMap繼承了Map，實現了map的所有方法。key和value允許使用全部的元素，包括null，
注意遍歷hashMap是隨機的，如果你想定義遍歷順序，請使用LinkedHashMap。
在Java言中，最基本的結構就是兩種，一個是陣列，另外一個是模擬指標（引用），所有的資料結構都可以用這兩個基本結構來構造的，HashMap也不例外。HashMap實際上是一個“連結串列雜湊”的資料結構，即陣列和連結串列的結合體。
Java8 對HashMap 底層做了優化 本文以Java8為例
/**
* An empty table instance to share when the table is not inflated.
* Orcle的JDK中名字叫Node<K,V>
*/
static final HashMapEntry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {};
/**
The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
Orcle的JDK中名字叫Node<K,V>
*/
transient HashMapEntry<K,V>[] table = (HashMapEntry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
//Orcle的JDK
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
/**
* Holds cached entrySet(). Note that AbstractMap fields are used
* for keySet() and values().
*/
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
複製程式碼陣列名叫table，初始化時為空。HashMapEntry/Node是HashMap的靜態內部類，資料節點都儲存在這裡面：
static class HashMapEntry<K, V> implements Entry<K, V> {
final K key;
V value;
final int hash;
HashMapEntry<K, V> next;
}
//java8
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
}
複製程式碼 public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
/**
* Returns a power of two size for the given target capacity.
*/
static final int tableSizeFor(int cap) {
int n = cap - 1;
n |= n >>> 1;
n |= n >>> 2;
n |= n >>> 4;
n |= n >>> 8;
n |= n >>> 16;
return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
}
複製程式碼 int threshold;// 所能容納的key-value對極限
final float loadFactor;//負載因子 預設0.75
int modCount;
int size;
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
複製程式碼HashMap是通過transient Node<K,V>[]table來儲存資料，Node就是陣列的元素，每個Node其實就是一個key-value對，它持有一個指向下一個元素的引用，這就構成了連結串列。
那麼為什麼要有連結串列呢？原因是為了解決 雜湊衝突
當我們新增或者查詢一個元素的時候,我們都會通過將我們的key的hashcode通過雜湊函式對映到陣列中的某個位置，通過陣列下標一次定位就可完成操作。
如果兩個不同的元素，通過雜湊函式得出的實際儲存地址相同怎麼辦？也就是說，當我們對某個元素進行雜湊運算，得到一個儲存地址，然後要進行插入的時候，發現已經被其他元素佔用了，其實這就是所謂的雜湊衝突，也叫雜湊碰撞。
雜湊衝突的解決方案有多種:開放定址法（發生衝突，繼續尋找下一塊未被佔用的儲存地址），再雜湊函式法，鏈地址法，而HashMap即是採用了鏈地址法，也就是陣列+連結串列的方式。
HashMap中的核心put方法：
public V put(K key, V value) {
// 對key的hashCode()做hash
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//tab為空則建立
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//計算index，並對null做處理
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
// 節點key存在，直接覆蓋value
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//判斷該鏈為紅黑樹
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//該鏈為連結串列
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//連結串列長度大於8轉換為紅黑樹進行處理
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//超過最大容量 就擴容
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
複製程式碼HashMap中put元素的時候，先根據key的hashCode重新計算hash值，根據hash值得到這個元素在陣列中的位置（即下標）,如果陣列該位置上已經存放有其他元素了，則通過key 的 equals 比較返回 true，新新增 Node 的 value 將覆蓋集合中原有 Node 的 value，但key不會覆蓋。如果這兩個 Node 的 key 通過 equals 比較返回 false，新新增的 Node 將與集合中原有 Node 形成 連結串列。
所以重寫equals方法必須要重寫hashcode方法
HashMap由陣列+連結串列組成的，陣列是HashMap的主體，連結串列則是主要為了解決雜湊衝突而存在的，如果定位到的陣列位置不含連結串列,那麼對於查詢，新增等操作很快，僅需一次定址即可；如果定位到的陣列包含連結串列，對於新增操作，其時間複雜度為O(n)，首先遍歷連結串列，存在即覆蓋，否則新增；對於查詢操作來講，仍需遍歷連結串列，然後通過key物件的equals方法逐一比對查詢。所以，效能考慮，HashMap中的連結串列出現越少，效能才會越好。
Hashtable
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
/**
* Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11)
* and load factor (0.75).
*/
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
putAll(t);
}
複製程式碼Hashtable繼承Dictionary類，同樣是通過key-value鍵值對儲存資料的資料結構。 解決衝突時與HashMap也一樣也是採用了雜湊連結串列的形式，Hashtable和HashMap最大的不同是Hashtable的方法都是同步的，在多執行緒中，你可以直接使用Hashtable，而如果要使用HashMap，則必須要自己實現同步來保證執行緒安全。當然，如果你不需要使用同步的話，HashMap的效能是肯定優於Hashtable的。此外，HashMap是接收null鍵和null值的，而Hashtable不可以。
Hashtable於HashMap的區別
- HashMap是繼承自AbstractMap類，而HashTable是繼承自Dictionary類，不過它們都實現了同時實現了map、Cloneable、Serializable這三個介面。
- HashMap支援key或者value為null，而HashTable不支援。
- Hashtable預設的初始大小為11，之後每次擴充，容量變為原來的2n+1。HashMap預設的初始化大小為16。之後每次擴充，容量變為原來的2倍。
- 計算hash值的方法不同
//Hashtable for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) { for (HashtableEntry<K,V> old = (HashtableEntry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ){ HashtableEntry<K,V> e = old; old = old.next; int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity; e.next = (HashtableEntry<K,V>)newMap[index]; newMap[index] = e; } //HashMap static final int hash(Object key) { int h; return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); } 複製程式碼
TreeMap
public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}
複製程式碼有序雜湊表，實現SortedMap介面，底層通過紅黑樹實現。可以根據key的自然順序進行自動排序，當key是自定義物件時，TreeMap也可以根據自定義的Comparator進行排序。另外，TreeMap和HashMap一樣，也是非同步的。