Колекції (Collections) в Java. Map

Map не є реалізацією інтерфейсу Collection, тим не менш, є частиною фреймворка Collections. Map - об'єкт, який зберігає пари ключ-значення і не може містити ключів, що повторюються.

Map - об'єкт, який зберігає пари ключ-значення і не може містити ключів, що повторюються. При додаванні елемента за існуючим ключем відбувається запис нового елемента по ключу замість старого. Це демонструє наступний приклад:

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("1", "a");
map.put("1", "2");
for( Entry<String, String> entry : map.entrySet() ){
	System.out.println( entry.getKey() + " " + entry.getValue() );
}
// Output: 1 2

Інтерфейс Map надає три способи для доступу до даних: використовуючи Set з ключів (метод keySet), колекцію із значень (метод values​​) і Set з пари ключ-значення (метод entrySet). Порядок елементів у Map залежить від реалізації інтерфейсу. Інтерфейс Map.Entry, об'єкт якого повертає метод entrySet(), виглядає наступним чином:

public interface Entry {
	K getKey();
	V getValue();
	V setValue(V value);
}

За допомогою методу setValue() інтерфейсу Entry надається можливість змінювати значення під час перебору елементів карти. Наприклад, так:

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("1", "a");
map.put("2", "b");
map.put("3", "c");

for( Entry<String, String> entry : map.entrySet() )
	if( "2".equals( entry.getKey() ) )
		entry.setValue( "x" );

System.out.println( map );
// Output: {3=c, 2=x, 1=a}

Деякі карти мають обмеження на елементи і значення, які вони можуть містити. Наприклад, деякі реалізації забороняють використовувати null як ключ або значення. Наприклад, при спробі додати null-елемент в TreeMap генерується виключення NullPointerException. HashMap і LinkedHashMap дозволяють додавати null-елементи. При спробі додати null-значення в Map, який це не підтримує, необхідно генерувати NullPointerException або ClassCastException. Другий можливий варіант обробки заборонених значень - повернення методом false без генерування виключення.

Платформа Java версії 1.5 надає три класи загального використання, що реалізують інтерфейс Map: HashMap, TreeMap і LinkedHashMap. На Рис.1 наведено ієрархію цих класів.

Рис 1. Ієрархія Map у фреймворку Collections

Поведінка і швидкодія HashMap, TreeMap і LinkedHashMap є аналогами HashSet, TreeSet і LinkedHashSet відповідно:

• HashMap зберігає ключі в хеш-таблиці, через що має найбільш високу продуктивність, але не гарантує порядок елементів. Може містити як null-ключі, так і null-значення;
• TreeMap зберігає ключі в відсортованому порядку, через що працює істотно повільніше, ніж HashMap. Не може містити null-ключі, але може містити null-значення. Сортуватися елементи будуть або в залежності від реалізації інтерфейсу Comparable, або використовуючи об'єкт Comparator, який необхідно передати в конструктор TreeMap;
• LinkedHashMap відрізняється від HashMap тим, що зберігає ключі в порядку їх вставки в Map. Ця реалізація Map лише трохи повільніше HashMap. Може містити як null-ключі, так і null-значення.

Інтерфейс Map містить застарілу реалізацію Hashtable, яку не рекомендується використовувати. Деякі суттєві відмінності Map і Hashtable наведені нижче:

• Карта забезпечує перебір елементів з використанням інтерфейсу Collection замість прямої підтримки ітерацій через об'єкт Enumeration. Колекція допомагає значно підвищити виразність інтерфейсу.
• Інтерфейс Map дозволяє виконувати ітерації по ключам, значенням і зв'язці ключ-значення. Hashtable не дозволяє виконувати ітерації по зв'язці ключ-значення.
• Map надає безпечний шлях видалення елементів в середині ітерації, Hashtable - не надає. Наприклад:

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("1", "a");
map.put("2", "b");
map.put("3", "c");

for (Iterator<String> it = map.keySet().iterator(); it.hasNext(); )
	if ( "2".equals( it.next() ) )
		it.remove();

System.out.println( map );
// Output: {3=c, 1=a}

Нижче наведено кілька положень про Map, про які необхідно пам'ятати:

• Два об'єкти Map рівні, якщо вони містять один і той же набір пар ключ-значення.
• Особливу увагу необхідно приділити ключам, які можуть змінюватися. У поведінці Map не вказано, що робити якщо значення ключа змінилося таким чином, що ключ став рівним іншому ключу в Map.
• Всі реалізації Map загального призначення повинні надавати два стандартних конструктора: конструктор за замовчуванням, який створює порожню карту і конструктор, який приймає як аргумент Map для створення нової карти з такими же набором ключ-значення. За цим має слідкувати програміст, так як інтерфейси не можуть містити конструкторів.
• Завжди перевизначайте методи equals() і hashCode() так як вони можуть використовуватися в методі contains(), а також для більш ефективного розміщення елементів в карті, в результаті чого пошук відбувається швидше.
• "Деструктивні" методи (тобто, методи, які можуть зруйнувати цілісність карти) повинні генерувати виняток UnsupportedOperationException якщо колекція не підтримує операцію. Це рекомендоване, але не обов'язкове правило.