Java Maps的9个常见问题

一般来说，Map是一种由键值对组成的数据结构，其中键（key）在Map中是不能重复的；

本篇文章总结了9个最常见的问题（关于Java Map及其实现类）；

出于简单考虑，在代码例子中我将不使用泛型，因此，我将仅仅写上Map而不是写上Map<K, V>，且Map中的Key和Value都是可以比较的，意味着K和V都实现了Comparable接口；

1.Map转List

在Java中，Map接口提供了三个集合视图，即key set， value set，和key-value set。它们都可以转成List集合，如下代码所示：

// key list
List keyList = new ArrayList(map.keySet());
// value list
List valueList = new ArrayList(map.valueSet());
// key-value list
List entryList = new ArrayList(map.entrySet());

2.迭代遍历Map中的key-value

迭代遍历Map中的键值对是最基本的操作。在Java中，键值对信息存储在Map.Entry类中。通过调用Map.entrySet()方法会返回键值对集合，因此最有效的遍历Map中的键值对如下代码所示：

for(Entry entry: map.entrySet()) {
    // get key
    K key = entry.getKey();
    // get value
    V value = entry.getValue();
}

当然，也可以通过迭代器遍历，如下代码：

while(itr.hasNext()) {
    Entry entry = itr.next();
    // get key
    K key = entry.getKey();
    // get value
    V value = entry.getValue();
}

3.Map中的元素按Key排序

对Map中的元素按key排序是另一个经常使用的操作。有一种方法是将Map中的元素放进List集合，然后通过一个比较器对集合进行排序，如下代码示例：

        List list = new ArrayList(map.entrySet());
        Collections.sort(list, new Comparator() {
            public int compare(Entry e1, Entry e2) {
                return e1.getKey().compareTo(e2.getKey());
                }
            });
        }

另一种方法是使用SortedMap，其提供了对Key进行排序的功能；前提是Map中的Key需要实现Comparable接口或者通过构造方法传入比较器；

TreeMap是SortedMap的一个实现类，它的构造方法能够接收一个比较器，以下代码展示了如何将普通Map转成SortedMap：

SortedMap sortedMap = new TreeMap(new Comparator() {
    @Override
    public int compare(K k1, K k2) {
    return k1.compareTo(k2);
    }
});
sortedMap.putAll(map);

4.Map中的元素按Value排序

同样可以参考前面的将Map的元素放进List集合然后传入比较器进行排序，不过这次要比较的对象是Entry.getValue()。如下代码所示：

List list = new ArrayList(map.entrySet());
Collections.sort(list, new Comparator() {
    @Override
    public int compare(Entry e1, Entry e2) {
        return e1.getValue().compareTo(e2.getValue());
    }
});

对于这个问题，当map中的value都是唯一的情况，我们仍然可以使用sorted map来排序，在这种情况下，你可以将key赋值给value，value赋值给key来实现该功能；但是这种解决方法十分受限，非常不建议使用；

5.初始化一个不可修改的Map

当你想要使用Map来存储一些常量时，将他们存储到一个不可修改的Map是一个好习惯。这种防御性编程技术会帮助你创建一个能安全使用且线程安全的map；

我们可以使用静态代码块来初始化一个静态不可变的map，如下代码：

public class Test {
private static final Map map;
    static {
        map = new HashMap();
        map.put(1, "one");
        map.put(2, "two");
    }
}

然而以上代码是有问题的，即使map被声明成static final，我们仍然可以操作该map，如Test.map.put(3,"three")；因此，这不是不可变的map；

为了创建一个不可变的map，我们需要一个额外的map对象，将它作为入参传入Collections.unmodifiableMap方法中，然后得到一个不可变的Map，如下代码：

public class Test {
private static final Map map;
static {
Map aMap = new HashMap();
aMap.put(1, "one");
aMap.put(2, "two");
map = Collections.unmodifiableMap(aMap);
}
}

此时，当我们运行Test.map.put(3,"three")将抛出UnsupportedOperationException异常；

Google的Guava库支持多种方式创建不可变的Map，想学习的可以参考其官方使用手册；

6.HashMap, TreeMap, 和Hashtable的区别

HashMap, TreeMap, 和Hashtable是Map接口的三个主要实现类，它们之间的主要区别如下：

• 是否有序。HashMap和HashTable不会保证元素的有序性，随着时间推移，元素的顺序可能会发生改变；然而TreeMap是有序的，会根据自然顺序或依据比较器排序；
• key- value限制。HashMap允许key和value为null（key只能有一个为null，因为key不能重复）。HashTable不允许key 或value为null；TreeMap如果使用自然顺序或者比较器不允许key为null，使用null key将抛出异常；另外，在TreeMap中value是可以为null的；
• 是否同步。只有Hashtable是同步的，其它的不是。如果线程安全不在考虑范围的话，强烈建议使用HashTable。

另一个比较完整的比较如下：

它们之间的更多比较信息可参考如下链接：

http://www.programcreek.com/2013/03/hashmap-vs-treemap-vs-hashtable-vs-linkedhashmap/

7.反向查找Map

有时候，我们需要key和value都唯一，这种情况允许我们创建一个双向查找Map，也就是说，可以通过唯一的value去查找唯一的Key，遗憾的是，JDK并不支持该数据结构；

Apache Common Collections 和 Guava 提供了对双向查找Map的支持，被叫做BidiMap和BiMap，它们规定了key和value必须是1对1的关系。

8.Map浅拷贝

大部分Map实现类都提供了构造方法，用于对另外一个Map的复制，但是这个复制操作不是同步的，意味着一个线程在对Map进行复制操作的时候，另一个线程可能会对它结构性的修改（增删该等操作）；为了阻止意外的非同步操作，应该事先使用Collections.synchronizedMap()方法去创建一个同步Map，如下：

Map copiedMap = Collections.synchronizedMap(map);

另外一种浅拷贝方法是使用clone()方法，然而它并不被集合框架作者Josh Bloch推荐；他曾在一次访谈中谈到关于”拷贝构造方法VS克隆方法“，他说：

I often provide a public clone method on concrete classes because people expect it. ... It’s a shame that Cloneable is broken, but it happens. ... Cloneable is a weak spot, and I think people should be aware of its limitations.

9.创建一个空Map

如果是不可变Map，使用Collections工具类创建，如下：

map = Collections.emptyMap();

否则，直接new，如下：

map = new HashMap();

译文链接：http://www.programcreek.com/2013/09/top-9-questions-for-java-map/