Java™ 教程（Map接口）

Map接口

Map是将键映射到值的对象，map不能包含重复的键：每个键最多可以映射一个值，它模拟数学函数抽象。Map接口包括基本操作的方法（如put、get、remove、containsKey、containsValue、size和empty），批量操作（如putAll和clear）和集合视图（如keySet、entrySet和values）。

Java平台包含三个通用Map实现：HashMap、TreeMap和LinkedHashMap，它们的行为和性能完全类似于HashSet、TreeSet和LinkedHashSet，如Set接口部分所述。

本页的其余部分详细讨论了Map接口，但首先，这里有一些使用JDK 8聚合操作收集到Map的示例，对现实世界对象进行建模是面向对象编程中的常见任务，因此可以合理地认为某些程序可能会按部门对员工进行分组：

// Group employees by department
Map<Department, List<Employee>> byDept = employees.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment));

或者按部门计算所有工资的总和：

// Compute sum of salaries by department
Map<Department, Integer> totalByDept = employees.stream()
.collect(Collectors.groupingBy(Employee::getDepartment,
Collectors.summingInt(Employee::getSalary)));

或者通过成绩及格或成绩不及格分组学生：

// Partition students into passing and failing
Map<Boolean, List<Student>> passingFailing = students.stream()
.collect(Collectors.partitioningBy(s -> s.getGrade()>= PASS_THRESHOLD));

你还可以按城市分组：

// Classify Person objects by city
Map<String, List<Person>> peopleByCity
         = personStream.collect(Collectors.groupingBy(Person::getCity));

或者甚至级联两个收集器按州和城市对人进行分类：

// Cascade Collectors 
Map<String, Map<String, List<Person>>> peopleByStateAndCity
  = personStream.collect(Collectors.groupingBy(Person::getState,
  Collectors.groupingBy(Person::getCity)))

同样，这些只是如何使用新JDK 8 API的几个示例，有关lambda表达式和聚合操作的深入介绍，请参阅标题为聚合操作的课程。

Map接口基本操作

Map（put、get、containsKey、containsValue、size和isEmpty）的基本操作与Hashtable中的对应操作完全相同，以下程序生成其参数列表中找到的单词的频率表，频率表将每个单词映射到它在参数列表中出现的次数。

import java.util.*;

public class Freq {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> m = new HashMap<String, Integer>();

        // Initialize frequency table from command line
        for (String a : args) {
            Integer freq = m.get(a);
            m.put(a, (freq == null) ? 1 : freq + 1);
        }

        System.out.println(m.size() + " distinct words:");
        System.out.println(m);
    }
}

关于这个程序唯一棘手的问题是put语句的第二个参数，该参数是一个条件表达式，如果单词之前从未出现过，则其频率设置为1，如果单词已经出现，则其频率设置为当前值加1，尝试使用以下命令运行此程序：

java Freq if it is to be it is up to me to delegate

该程序产生以下输出。

8 distinct words:
{to=3, delegate=1, be=1, it=2, up=1, if=1, me=1, is=2}

假设你希望按字母顺序查看频率表，你所要做的就是将Map的实现类型从HashMap更改为TreeMap，进行这种更改会导致程序从同一命令行生成以下输出。

8 distinct words:
{be=1, delegate=1, if=1, is=2, it=2, me=1, to=3, up=1}

类似地，你可以通过将map的实现类型更改为LinkedHashMap，使程序按照单词首次出现在命令行上的顺序打印频率表，这样做会产生以下输出。

8 distinct words:
{if=1, it=2, is=2, to=3, be=1, up=1, me=1, delegate=1}

这种灵活性提供了基于接口的框架功能的有力说明。

与Set和List接口一样，Map强化了对equals和hashCode方法的要求，因此可以比较两个Map对象的逻辑相等性，而不考虑它们的实现类型，如果两个Map实例表示相同的键值映射，则它们是相等的。

按照惯例，所有通用Map实现都提供构造函数，这些构造函数接受Map对象并初始化新Map以包含指定Map中的所有键值映射。这个标准的Map转换构造函数完全类似于标准的Collection构造函数：它允许调用者创建一个所需实现类型的Map，该Map最初包含另一个Map中的所有映射，而不管其他Map的实现类型如何。例如，假设你有一个名为m的Map，以下单行创建一个新的HashMap，最初包含与m相同的所有键值映射。

Map<K, V> copy = new HashMap<K, V>(m);

Map接口批量操作

clear的操作完全符合你的想法：它从Map中删除所有映射。putAll操作是Collection接口的addAll操作的Map模拟，除了明显使用将一个Map转储到另一个Map之外，它还有第二个更微妙的用途，假设Map用于表示属性—值对的集合，putAll操作与Map转换构造函数结合使用，提供了一种使用默认值实现属性映射创建的简洁方法。以下是演示此技术的静态工厂方法。

static <K, V> Map<K, V> newAttributeMap(Map<K, V>defaults, Map<K, V> overrides) {
    Map<K, V> result = new HashMap<K, V>(defaults);
    result.putAll(overrides);
    return result;
}

集合视图

Collection视图方法允许以这三种方式将Map视为Collection：

• keySet — Map中包含键的Set。
• values — Map中包含值的Collection，此Collection不是Set，因为多个键可以映射到相同的值。
• entrySet — Map中包含的键值对的Set，Map接口提供了一个名为Map.Entry的小型嵌套接口，该接口是此Set中元素的类型。

Collection视图提供迭代Map的唯一方法，此示例说明了使用for-each构造迭代Map中的键的标准语法：

for (KeyType key : m.keySet())
    System.out.println(key);

使用迭代器：

// Filter a map based on some 
// property of its keys.
for (Iterator<Type> it = m.keySet().iterator(); it.hasNext(); )
    if (it.next().isBogus())
        it.remove();

迭代值的语法是类似的，以下是迭代键值对的语法。

for (Map.Entry<KeyType, ValType> e : m.entrySet())
    System.out.println(e.getKey() + ": " + e.getValue());

起初，许多人担心这些语法可能会很慢，因为每次调用Collection视图操作时Map都必须创建一个新的Collection实例，放松：每次要求给定的Collection视图时，Map都没有理由不能总是返回相同的对象，这正是java.util中所有Map实现的功能。

对于所有这三个Collection视图，调用Iterator的remove操作将从支持Map中删除相关条目，假设支持Map一开始就支持元素删除，这由前面的过滤语法说明。

使用entrySet视图，还可以通过在迭代期间调用Map.Entry的setValue方法来更改与键关联的值（同样，假设Map一开始就支持值修改）。请注意，这些是在迭代期间修改Map的唯一安全方法，如果在迭代进行过程中以任何其他方式修改基础Map，则行为是未指定的。

Collection视图支持以多种形式删除元素 — remove、removeAll、retainAll和clear操作，以及Iterator.remove操作（同样，这假设支持Map支持元素删除）。

Collection视图在任何情况下都不支持元素添加，对于keySet和values视图没有任何意义，并且对于entrySet视图没有必要，因为支持Map的put和putAll方法提供相同的功能。

Collection视图的花哨用途：Map代数

应用于Collection视图时，批量操作（containsAll、removeAll和retainAll）是令人惊讶的强大工具。对于初学者，假设你想知道一个Map是否是另一个Map的子图 — 也就是说，第一个Map是否包含第二个Map中的所有键值映射，以下语法可以解决这个问题。

if (m1.entrySet().containsAll(m2.entrySet())) {
    ...
}

沿着类似的路线，假设你想知道两个Map对象是否包含所有相同键的映射。

if (m1.keySet().equals(m2.keySet())) {
    ...
}

假设你有一个表示属性—值对集合的Map，以及两个表示所需属性和允许属性的Set（允许的属性包括必需的属性），以下代码段确定属性映射是否符合这些约束，如果不符合则打印详细的错误消息。

static <K, V> boolean validate(Map<K, V> attrMap, Set<K> requiredAttrs, Set<K>permittedAttrs) {
    boolean valid = true;
    Set<K> attrs = attrMap.keySet();

    if (! attrs.containsAll(requiredAttrs)) {
        Set<K> missing = new HashSet<K>(requiredAttrs);
        missing.removeAll(attrs);
        System.out.println("Missing attributes: " + missing);
        valid = false;
    }
    if (! permittedAttrs.containsAll(attrs)) {
        Set<K> illegal = new HashSet<K>(attrs);
        illegal.removeAll(permittedAttrs);
        System.out.println("Illegal attributes: " + illegal);
        valid = false;
    }
    return valid;
}

假设你想知道两个Map对象共有的所有键。

Set<KeyType>commonKeys = new HashSet<KeyType>(m1.keySet());
commonKeys.retainAll(m2.keySet());

类似的语法可以为你提供共同的值。

到目前为止提出的所有语法都是非破坏性的，也就是说，它们不会修改支持Map，这里有一些，假设你要删除一个Map与另一个Map共有的所有键值对。

m1.entrySet().removeAll(m2.entrySet());

假设你要从一个Map中删除在另一个Map中具有映射的所有键。

m1.keySet().removeAll(m2.keySet());

在同一个批量操作中开始混合键和值时会发生什么？假设你有一个Map，managers，将公司中的每个员工映射到员工的经理，我们会故意模糊键和值对象的类型，没关系，只要它们是相同的，现在假设你想知道所有“个人贡献者”（或非管理者）是谁，以下代码段将准确告诉你你想要了解的内容。

Set<Employee> individualContributors = new HashSet<Employee>(managers.keySet());
individualContributors.removeAll(managers.values());

假设你要解雇所有直接向某位经理Simon报告的员工。

Employee simon = ... ;
managers.values().removeAll(Collections.singleton(simon));

请注意，这个语法是使用Collections.singleton，这是一个静态工厂方法，它返回一个带有指定元素的不可变Set。

一旦你完成了这项工作，你可能会有一群员工，他们的经理不再为公司工作（如果任何Simon的直接报告本身就是经理），以下代码将告诉你哪些员工拥有不再为公司工作的经理。

Map<Employee, Employee> m = new HashMap<Employee, Employee>(managers);
m.values().removeAll(managers.keySet());
Set<Employee> slackers = m.keySet();

这个例子有点棘手，首先，它创建Map的临时副本，并从临时副本中删除其（manager）值是原始Map中的键的所有条目，请记住，原始Map为每个员工都有一个条目。因此，临时Map中的其余条目包括来自原始Map的其（经理）值不再是雇员的所有条目，因此，临时副本中的键恰好代表了我们正在寻找的员工。

多重映射

多重映射就像Map，但它可以将每个键映射到多个值，Java集合框架不包含多重映射的接口，因为它们并不常用。使用Map值为List实例作为多重映射的Map是一件相当简单的事情。下一个代码示例演示了此技术，该示例读取每行包含一个单词（全部小写）的单词列表，并打印出符合大小标准的所有变位词组。变位词组是一堆单词，所有单词都包含完全相同的字母，但顺序不同，该程序在命令行上有两个参数：（1）字典文件的名称，（2）要打印出的变位词组的最小尺寸，不打印包含少于指定最小值的单词组的变位词组。

找到变位词组有一个标准技巧：对于字典中的每个单词，按字母顺序排列单词中的字母（即，将单词的字母重新排序为字母顺序）并将条目放入多重映射，将字母顺序排列的单词映射到原始单词。例如，单词bad导致将abd条目映射为bad以将其放入多重映射中，稍作思考就会发现，任何给定键映射到的所有单词都构成一个变位词组。迭代多重映射中的键，打印出符合大小约束的每个变位词组是一件简单的事情。

以下程序是该技术的直接实现。

import java.util.*;
import java.io.*;

public class Anagrams {
    public static void main(String[] args) {
        int minGroupSize = Integer.parseInt(args[1]);

        // Read words from file and put into a simulated multimap
        Map<String, List<String>> m = new HashMap<String, List<String>>();

        try {
            Scanner s = new Scanner(new File(args[0]));
            while (s.hasNext()) {
                String word = s.next();
                String alpha = alphabetize(word);
                List<String> l = m.get(alpha);
                if (l == null)
                    m.put(alpha, l=new ArrayList<String>());
                l.add(word);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println(e);
            System.exit(1);
        }

        // Print all permutation groups above size threshold
        for (List<String> l : m.values())
            if (l.size() >= minGroupSize)
                System.out.println(l.size() + ": " + l);
    }

    private static String alphabetize(String s) {
        char[] a = s.toCharArray();
        Arrays.sort(a);
        return new String(a);
    }
}

在173,000字的字典文件上运行此程序，最小变位词组大小为8会产生以下输出。

9: [estrin, inerts, insert, inters, niters, nitres, sinter,
     triens, trines]
8: [lapse, leaps, pales, peals, pleas, salep, sepal, spale]
8: [aspers, parses, passer, prases, repass, spares, sparse,
     spears]
10: [least, setal, slate, stale, steal, stela, taels, tales,
      teals, tesla]
8: [enters, nester, renest, rentes, resent, tenser, ternes,
     treens]
8: [arles, earls, lares, laser, lears, rales, reals, seral]
8: [earings, erasing, gainers, reagins, regains, reginas,
     searing, seringa]
8: [peris, piers, pries, prise, ripes, speir, spier, spire]
12: [apers, apres, asper, pares, parse, pears, prase, presa,
      rapes, reaps, spare, spear]
11: [alerts, alters, artels, estral, laster, ratels, salter,
      slater, staler, stelar, talers]
9: [capers, crapes, escarp, pacers, parsec, recaps, scrape,
     secpar, spacer]
9: [palest, palets, pastel, petals, plates, pleats, septal,
     staple, tepals]
9: [anestri, antsier, nastier, ratines, retains, retinas,
     retsina, stainer, stearin]
8: [ates, east, eats, etas, sate, seat, seta, teas]
8: [carets, cartes, caster, caters, crates, reacts, recast,
     traces]

许多这些词似乎有点虚伪，但这不是程序的错；它们在字典文件中，这是使用的字典文件，它源自Public Domain ENABLE基准参考词列表。

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