Ответы на самые популярные вопросы об интерфейсе Map

Привет! Сегодня мы дадим ответы на самые распространенные вопросы о Map, но для начала давай вспомним, что это такое. Map — это структура данных, которая содержит набор пар “ключ-значение”. По своей структуре данных напоминает словарь, поэтому ее часто так и называют. В то же время, Map является интерфейсом, и в стандартном jdk содержит основные реализации: Hashmap, LinkedHashMap, Hashtable, TreeMap. Самая используемая реализация — Hashmap, поэтому и будем ее использовать в наших примерах. Вот так выглядит стандартное создание и заполнение мапы:

Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "string 1");
map.put(2, "string 2");
map.put(3, "string 3");

А так — получение значений по ключу:

String string1 = map.get(1);
String string2 = map.get(2);
String string3 = map.get(3);

Если все из вышесказанного понятно, приступим к нашим ответам на популярные вопросы!

0. Как перебрать все значения Map

Перебор значений — самая частая операция, которую вы выполняете с мапами. Все пары (ключ-значение) хранятся во внутреннем интерфейсе Map.Entry, а чтобы получить их, нужно вызвать метод entrySet(). Он возвращает множество (Set) пар, которые можно перебрать в цикле:

for(Map.Entry<Integer, String> entry: map.entrySet()) {
   // get key
   Integer key = entry.getKey();
   // get value
   String value = entry.getValue();
}

Или используя итератор:
Iterator<Map.Entry<Integer, String>> itr = map.entrySet().iterator();
while(itr.hasNext()) {
   Map.Entry<Integer, String> entry =  itr.next();
   // get key
   Integer key = entry.getKey();
   // get value
   String value = entry.getValue();
}

1. Как конвертировать Map в List

У интерфейса Map существует 3 метода, которые возвращают перечень элементов:

• keySet() — возвращает множество(Set) ключей;
• values() — возвращает коллекцию(Collection) значений;
• entrySet() — возвращает множество(Set) наборов “ключ-значение”.

Если заглянуть в конструкторы класса ArrayList, можно заметить, что существует конструктор с аргументом типа Collection. Так как Set является наследником Collection, результаты всех вышеупомянутых методов можно передать в конструктор класса ArrayList. Таким образом, мы создадим новые списки и заполним их значениями из Map:

// key list
List<Integer> keyList = new ArrayList<>(map.keySet());
// value list
List<String> valueList = new ArrayList<>(map.values());
// key-value list
List<Map.Entry<Integer, String>> entryList = new ArrayList<>(map.entrySet());

2. Как отсортировать ключи мапы

Сортировка мап — тоже довольно частая операция в программировании. Сделать это можно несколькими способами:

1. Поместить Map.Entry в список и отсортировать его, используя Comparator.

   В компараторе будем сравнивать исключительно ключи пар:

   List> list = new ArrayList(map.entrySet());
   Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<Integer, String>>() {
      @Override
      public int compare(Map.Entry<Integer, String> o1, Map.Entry<Integer, String> o2) {
          return o1.getKey() - o2.getKey();
      }
   });

   Если разобрался с лямбдами, эту запись можно существенно сократить:

   Collections.sort(list, Comparator.comparingInt(Map.Entry::getKey));

2. Использовать SortedMap, а точнее, ее реализацию — TreeMap, которая в конструкторе принимает Comparator. Данный компаратор будет применяться к ключам мапы, поэтому ключами должны быть классы, реализующие интерфейс Comparable:

   SortedMap<Integer, String> sortedMap = new TreeMap<>(new Comparator<Integer>() {
      @Override
      public int compare(Integer o1, Integer o2) {
          return o1 - o2;
      }
   });

   И, конечно, все можно переписать, используя лямбды:

   SortedMap<Integer, String> sortedMap = new TreeMap<>(Comparator.comparingInt(o -> o));

   В отличие от первого способа, используя SortedMap, мы всегда будем хранить данные в отсортированном виде.

3. Как отсортировать значения мапы

Здесь стоит использовать подход, аналогичный первому для ключей — получать список значений и сортировать их в списке:

List <Map.Entry<Integer, String>> valuesList = new ArrayList(map.entrySet());
Collections.sort(list, new Comparator<Map.Entry<Integer, String>>() {
   @Override
   public int compare(Map.Entry<Integer, String> o1, Map.Entry<Integer, String> o2) {
       return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
   }
});

И лямбда для этого выглядит так:

Collections.sort(list, Comparator.comparing(Map.Entry::getValue));

4. В чем разница между HashMap, TreeMap, и Hashtable

Как упоминалось ранее, существуют 3 основные реализации интерфейса Map. У каждой из них есть свои особенности:

1. Порядок элементов. HashMap и Hashtable не гарантируют, что элементы будут храниться в порядке добавления. Кроме того, они не гарантируют, что порядок элементов не будет меняться со временем. В свою очередь, TreeMap гарантирует хранение элементов в порядке добавления или же в соответствии с заданным компаратором.

2. Допустимые значения. HashMap позволяет иметь ключ и значение null, HashTable — нет. TreeMap может использовать значения null только если это позволяет компаратор. Без использования компаратора (при хранении пар в порядке добавления) значение null не допускается.

3. Синхронизация. Только HashTable синхронизирована, остальные — нет. Если к мапе не будут обращаться разные потоки, рекомендуется использовать HashMap вместо HashTable.

И общее сравнение реализаций:

5. Как создать двунаправленную мапу

Иногда появляется необходимость использовать структуру данных, в которой и ключи, и значения будут уникальными, то есть мапа будет содержать пары “ключ-ключ”. Такая структура данных позволяет создать "инвертированный просмотр/поиск" по мапе. То есть, мы можем найти ключ по его значению.Эту структуру данных называют двунаправленной мапой, которая, к сожалению, не поддерживается JDK. Но, к счастью, ее реализацию можно найти в библиотеках Apache Common Collections или Guava. Там она называется BidiMap и BiMap соответственно. Эти реализации вводят ограничения на уникальность ключей и значений. Таким образом получаются отношения one-to-one.

6. Как создать пустую Map

Создать пустую мапу можно двумя способами:

1. Обычная инициализация объекта:

   Map<Integer, String> emptyMap = new HashMap<>();

2. Создание неизменяемой (immutable) пустой мапы:

   Map<Integer, String> emptyMap =  Collections.emptyMap();

При попытке добавления данных в такую мапу мы получим: UnsupportedOperationException исключение. В этой статье мы рассмотрели самые частые вопросы, которые могли возникнуть у тебя при использовании интерфейса Map.