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= Java Map接口 =
'''Map接口'''是Java集合框架中用于存储'''键值对(key-value pairs)'''的核心接口，它表示一组唯一的键到值的映射关系。与Collection接口不同，Map不继承自Collection，而是自成体系的独立接口。

== 基本特性 ==
* '''键唯一性'''：每个键最多映射一个值（不允许重复键）
* '''无序性'''：大多数实现不保证元素的顺序（LinkedHashMap除外）
* '''允许null值'''：HashMap和LinkedHashMap允许一个null键和多个null值
* '''非线程安全'''：基础实现不是线程安全的（可使用Collections.synchronizedMap包装）

== 核心实现类 ==
Java提供了多个Map接口的实现类，主要区别在于：
* '''HashMap'''：基于哈希表的实现（最常用）
* '''LinkedHashMap'''：保持插入顺序或访问顺序
* '''TreeMap'''：基于红黑树，按键的自然顺序或Comparator排序
* '''Hashtable'''：线程安全的遗留类（不推荐新代码使用）
* '''ConcurrentHashMap'''：线程安全的高性能实现

<mermaid>
classDiagram
    Map <|-- HashMap
    Map <|-- LinkedHashMap
    Map <|-- TreeMap
    Map <|-- Hashtable
    Map <|-- ConcurrentHashMap
    class Map {
        <<interface>>
        +put(K key, V value)
        +get(Object key)
        +remove(Object key)
        +keySet()
        +values()
        +entrySet()
    }
</mermaid>

== 常用方法 ==
以下是Map接口的核心方法：

{| class="wikitable"
! 方法签名 !! 描述
|-
| <code>V put(K key, V value)</code> || 添加键值对，返回旧值（如无则返回null）
|-
| <code>V get(Object key)</code> || 获取指定键对应的值
|-
| <code>V remove(Object key)</code> || 删除指定键的映射
|-
| <code>boolean containsKey(Object key)</code> || 检查是否包含指定键
|-
| <code>boolean containsValue(Object value)</code> || 检查是否包含指定值
|-
| <code>Set<K> keySet()</code> || 返回所有键的Set视图
|-
| <code>Collection<V> values()</code> || 返回所有值的Collection视图
|-
| <code>Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()</code> || 返回所有键值对的Set视图
|}

== 基础示例 ==
以下示例展示HashMap的基本操作：

<syntaxhighlight lang="java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建Map
        Map<String, Integer> ageMap = new HashMap<>();
        
        // 添加元素
        ageMap.put("Alice", 25);
        ageMap.put("Bob", 30);
        ageMap.put("Charlie", 28);
        
        // 获取元素
        System.out.println("Alice's age: " + ageMap.get("Alice")); // 输出: 25
        
        // 遍历键值对
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : ageMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
        
        // 检查键是否存在
        System.out.println("Contains key 'Bob': " + ageMap.containsKey("Bob")); // 输出: true
    }
}
</syntaxhighlight>

输出：
<pre>
Alice's age: 25
Alice: 25
Bob: 30
Charlie: 28
Contains key 'Bob': true
</pre>

== 实现类比较 ==
{| class="wikitable"
! 特性 !! HashMap !! LinkedHashMap !! TreeMap !! Hashtable !! ConcurrentHashMap
|-
| '''顺序保证''' | 无 | 插入/访问顺序 | 键排序 | 无 | 无
|-
| '''null键值''' | 允许 | 允许 | 不允许（如使用自然排序） | 不允许 | 不允许
|-
| '''线程安全''' | 否 | 否 | 否 | 是 | 是
|-
| '''时间复杂度''' | O(1)平均 | O(1)平均 | O(log n) | O(1)平均 | O(1)平均
|}

== 实际应用案例 ==
'''场景'''：统计文本中单词出现的频率

<syntaxhighlight lang="java">
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class WordFrequencyCounter {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "hello world hello java world map";
        String[] words = text.split(" ");
        
        Map<String, Integer> frequencyMap = new HashMap<>();
        
        for (String word : words) {
            frequencyMap.merge(word, 1, Integer::sum);
        }
        
        System.out.println(frequencyMap);
    }
}
</syntaxhighlight>

输出：
<pre>
{world=2, java=1, map=1, hello=2}
</pre>

== 高级特性 ==
=== 视图集合 ===
Map提供三种集合视图：
* <code>keySet()</code>：所有键的Set视图
* <code>values()</code>：所有值的Collection视图
* <code>entrySet()</code>：所有键值对的Set视图（最常用遍历方式）

=== Java 8新增方法 ===
* <code>getOrDefault()</code>：安全获取值
* <code>putIfAbsent()</code>：不存在时才放入
* <code>compute()</code>/<code>computeIfPresent()</code>/<code>computeIfAbsent()</code>：条件计算
* <code>merge()</code>：合并值（如上例所示）
* <code>forEach()</code>：简化遍历

示例：
<syntaxhighlight lang="java">
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("a", 1);

// Java 8方法示例
System.out.println(map.getOrDefault("b", 0)); // 输出: 0
map.putIfAbsent("a", 100); // 不会替换现有值
map.compute("a", (k, v) -> v + 10); // a的值变为11
map.forEach((k, v) -> System.out.println(k + " -> " + v));
</syntaxhighlight>

== 性能考虑 ==
* '''初始容量'''：HashMap默认初始容量为16，负载因子0.75
* '''扩容代价'''：当元素数量达到(容量×负载因子)时自动扩容
* '''优化建议'''：预估大小时指定初始容量避免频繁扩容
* '''线程安全选择'''：
  * 单线程：HashMap
  * 高并发读：ConcurrentHashMap
  * 遗留系统：Hashtable

== 常见问题 ==
'''Q: HashMap和Hashtable的主要区别？'''
* HashMap非线程安全，允许null键值；Hashtable线程安全，不允许null键值

'''Q: 如何选择Map实现？'''
* 需要快速访问：HashMap
* 需要保持插入顺序：LinkedHashMap
* 需要排序：TreeMap
* 需要线程安全：ConcurrentHashMap

'''Q: 为什么Map不继承Collection接口？'''
* 因为Map表示键值对集合，而Collection表示单元素集合，语义不同

== 总结 ==
Java Map接口提供了强大的键值对存储能力，是日常开发中最常用的数据结构之一。理解不同实现类的特性及适用场景，能够帮助开发者编写更高效的代码。对于现代Java开发，建议优先使用HashMap（单线程）或ConcurrentHashMap（多线程），并充分利用Java 8引入的新方法简化代码。

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