java中几种Map在什么情况下使用，并简单介绍原因及原理

Question

如题所述

Answer 1

Map用于保存具有映射关系的数据，Map中存储了两组数据：key和value，它们可以是任何引用类型，但key不能重复。因此，通过指定的key可以取出对应的value。Map接口定义了一些常用方法，如：
1. void clear():删除Map中所有键值对。
2. boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定key，如果包含则返回true。
3. boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含指定value，如果包含则返回true。
4. Set entrySet():返回Map中所包含的键值对所组成的Set集合，每个集合元素都是Map.Entry对象。
5. Object get(Object key):返回指定key所对应的value，如Map中不包含key则返回null。
6. boolean isEmpty():查询Map是否为空，如果空则返回true。
7. Set keySet():返回该Map中所有key所组成的set集合。
8. Object put(Object key,Object value):添加一个键值对，如果已有一个相同的key值则新的键值对覆盖旧的键值对。
9. void putAll(Map m):将指定Map中的键值对复制到Map中。
10. Object remove(Object key):删除指定key所对应的键值对，返回可以所关联的value，如果key不存在，返回null。
11. int size():返回该Map里的键值对的个数。
12. Collection values():返回该Map里所有value组成的Collection。

Map中包含一个内部类：Entry。该类封装了一个键值对，它包含了三个方法：
1. Object getKey():返回该Entry里包含的key值。
2. Object getValeu():返回该Entry里包含的value值。
3. Object setValue(V value):设置该Entry里包含的value值，并返回新设置的value值。

HashMap和Hashtable是两种实现Map接口的具体类。
1. HashMap与Hashtable的区别：
1） 同步性：Hashtable是同步的，这个类中的一些方法保证了Hashtable中的对象是线程安全的。而HashMap则是异步的，因此HashMap中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用HashMap是一个很好的选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销，从而提高效率。
2） 值：HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value，但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多只有一个key值为null，但可以有无数多个value值为null。
2. 性能：HashMap的性能最好，而Hashtable的性能是最差（因为它是同步的）。

LinkedHashMap的父类是HashMap，使用双向链表来维护键值对的次序，迭代顺序与键值对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap，但在迭代访问元素时有很好的性能。

TreeMap是Map接口派生的一个SortMap子接口的实现类。TreeMap基于红黑树对所有的key进行排序，有两种排序方式：自然排序和定制排序。TreeMap的key以TreeSet的形式存储，对key的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。
1. Map.Entry firstEntry():返回最小key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
2. Object firstKey():返回最小key，如果为空，则返回null。
3. Map.Entry lastEntry():返回最大key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
4. Object lastKey():返回最大key，如果为空，则返回null。
5. Map.Entry higherEntry(Object key):返回位于key后一位的键值对，如果为空，则返回null。
6. Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位于key前一位的键值对，如果为空，则返回null。
7. Object lowerKey(Object key):返回位于key前一位key值，如果为空，则返回null。
8. NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInclusive):返回该Map的子Map，其key范围从fromKey到toKey。
9. SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey ):返回该Map的子Map，其key范围从fromkey（包括）到tokey（不包括）。
10. SortMap tailMap（Object fromkey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围大于fromkey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。
11. SortMap headMap（Object tokey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围小于tokey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。

WeakHashMap与HashMap的用法基本相同，区别在于：后者的key保留对象的强引用，即只要HashMap对象不被销毁，其对象所有key所引用的对象不会被垃圾回收，HashMap也不会自动删除这些key所对应的键值对对象。但WeakHashMap的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些key所引用的对象可能被回收。WeakHashMap中的每个key对象保存了实际对象的弱引用，当回收了该key所对应的实际对象后，WeakHashMap会自动删除该key所对应的键值对。

IdentityHashMap与HashMap基本相似，只是当两个key严格相等时，即key1==key2时，它才认为两个key是相等的。IdentityHashMap也允许使用null，但不保证键值对之间的顺序。

EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值，创建EnumMap时必须显示或隐式指定它对应的枚举类。EnumMap根据key的自然顺序，即枚举值在枚举类中定义的顺序，来维护键值对的次序。EnumMap不允许使用null作为key值，但value可以。