Java源码解析之超级接口Map

前言

我们在前面说到的无论是链表还是数组，都有自己的优缺点，数组查询速度很快而插入很慢，链表在插入时表现优秀但查询无力。哈希表则整合了数组与链表的优点，能在插入和查找等方面都有不错的速度。我们之后要分析的HashMap就是基于哈希表实现的，不过在JDK1.8中还引入了红黑树，其性能进一步提升了。

今天我们来说一说超级接口Map。

一、接口Map

Map是基于Key-Value的数据格式，并且key值不能重复，每个key对应的value值唯一。Map的key也可以为null，但不可重复。

在看Map接口的方法前，我们先来看看Map.Entry接口。

二、接口Map.Entry

keySet()方法返回值是Map中key值的集合；entrySet()的返回值也是返回一个Set集合，此集合的类型为Map.Entry。

Map.Entry是Map声明的一个内部接口，此接口为泛型，定义为Entry<K,V>。它表示Map中的一个实体（一个key-value对）。接口中有getKey(),getValue方法。

// 获取对应的key
K getKey();

// 获取对应的value
V getValue();

// 替换原有的value
V setValue(V value);

// 希望我们实现equals和hashCode
boolean equals(Object o);
int hashCode();

// 从1.8起，还提供了比较的方法，类似的方法共四个
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());
}

三、一些重要的方法

// 返回当前数据个数
int size();

// 是否为空
boolean isEmpty();

// 判断是否包含key，这里用到了key的equals方法，所以key必须实现它
boolean containsKey(Object key);

// 判断是否有key保存的值是value，这也基于equals方法
boolean containsValue(Object value);

// 通过key获取对应的value值
V get(Object key);

// 存入key-value
V put(K key, V value);

// 移除一个key-value对
V remove(Object key);

// 从其他Map添加
void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m);

// 清空
void clear();

// 返回所有的key至Set集合中，因为key是不可重的，Set也是不可重的
Set<K> keySet();

// 返回所有的values
Collection<V> values();

// 返回key-value对到Set中
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

// 希望我们实现equals和hashCode
boolean equals(Object o);
int hashCode();

四、超级实现类AbstractMap

对应于AbstractCollection，AbstractMap的作用也是类似的，主要是提供一些方法的实现，减少具体实现类的代码量，可以方便继承。下面我们看看它都实现了哪些方法：
在看方法之前，先来看看定义的两个变量吧：

transient Set<K>        keySet;
transient Collection<V> values;

方法：

// 返回大小，这里大小基于entrySet的大小
public int size() {
    return entrySet().size();
}

public boolean isEmpty() {
    return size() == 0;
}

//基于entrySet操作
public boolean containsKey(Object key) {
        Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
        if (key==null) {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (e.getKey()==null)
                    return true;
            }
        } else {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (key.equals(e.getKey()))
                    return true;
            }
        }
        return false;
    }

public boolean containsValue(Object value) {
    //...
}

public V get(Object key) {
    //...
}

public V remove(Object key) {
    //...
}

public void clear() {
    entrySet().clear();
}

除此之外，还提供了许多默认的实现方法，我们看其中一个吧

public Set<K> keySet() {
    Set<K> ks = keySet;
    if (ks == null) {
        ks = new AbstractSet<K>() {
            public Iterator<K> iterator() {
                return new Iterator<K>() {
                    private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();

                    public boolean hasNext() {
                        return i.hasNext();
                    }

                    public K next() {
                        return i.next().getKey();
                    }

                    public void remove() {
                        i.remove();
                    }
                };
            }

            public int size() {
                return AbstractMap.this.size();
           }

            public boolean isEmpty() {
               return AbstractMap.this.isEmpty();
            }

            public void clear() {
                AbstractMap.this.clear();
            }

            public boolean contains(Object k) {
                return AbstractMap.this.containsKey(k);
            }
        };
        keySet = ks;
    }
    return ks;
}

除了以上的方法外，AbstractMap还实现了equals、hashCode、toString、clone等方法，这样在具体实现时可以省去很多工作。