【Java必修課】HashMap性能很好？問過我EnumMap沒

  • 2019 年 11 月 7 日
  • 筆記

1 簡介

我們知道Map只是一個介面，它有多種實現，Java中最常用的是HashMap了。而本文想講述的是另一個實現：EnumMap。它是枚舉類型的Map，要求它的Key值都必須是枚舉型的。

2 創建你的EnumMap

既然是關於枚舉類型的Map，我們先創建一個枚舉，以便後續使用：

public enum Directions {      NORTH, SOUTH, EAST, WEST  }

2.1 創建EnumMap的三種方法

JDK提供的創建EnumMap的方法有三種，程式碼如下：

//new EnumMap  EnumMap<Direction, String> enumMap = new EnumMap<>(Direction.class);  enumMap.put(Direction.EAST, "東");  enumMap.put(Direction.SOUTH, "南");  //從EnumMap複製  EnumMap<Direction, String> enumMapCopyEnumMap = new EnumMap<>(enumMap);  assertEquals(enumMap, enumMapCopyEnumMap);  //從Map複製  Map<Direction, String> hashMap = Maps.newHashMap();  hashMap.put(Direction.EAST, "東");  hashMap.put(Direction.SOUTH, "南");  EnumMap<Direction, String> enumMapCopyHashMap = new EnumMap<>(hashMap);  assertEquals(enumMap, enumMapCopyHashMap);

  • (1) 使用new EnumMap()方法時，與HashMap不同，它必須傳入一個枚舉的類型才能創建對象；

  • (2) 從EnumMap複製，這時傳入的參數為EnumMap；

  • (3) 從Map複製，傳入的參數為Map，但要求Key的類型必須是枚舉型。

2.2 聰明的Guava

其實可以綜合上面三種情況，實際就是兩種方法：

  • (1) 使用new EnumMap(Class<K> keyType)

  • (2) 使用new EnumMap(Map<K, ? extends V> m)

聰明的Guava就只提供了這兩種方法，如下：

//使用Guava創建  EnumMap<Direction, String> enumMapGuava = Maps.newEnumMap(Direction.class);  enumMapGuava.put(Direction.SOUTH, "南");  assertEquals(1, enumMapGuava.size());  enumMapGuava = Maps.newEnumMap(enumMap);  assertEquals(enumMap, enumMapGuava);

3 基本操作

提供的方法與Map當然是一樣的，操作十分方便，程式碼如下：

@Test  public void operations() {    EnumMap<Direction, String> map = Maps.newEnumMap(Direction.class);    //增加    map.put(Direction.EAST, "東");    map.put(Direction.SOUTH, "南");    map.put(Direction.WEST, "西");    //查詢    assertTrue(map.containsKey(Direction.EAST));    assertFalse(map.containsKey(Direction.NORTH));    //刪除    map.remove(Direction.EAST);    assertFalse(map.containsKey(Direction.EAST));    assertFalse(map.remove(Direction.WEST, "北"));    assertTrue(map.remove(Direction.WEST, "西"));    //清空    map.clear();    assertEquals(0, map.size());  }

需要特別指出的是刪除方法，可以傳入Key和Value兩個參數，map.remove(Direction.WEST, "西")當鍵值對匹配時，則可以刪除成功；map.remove(Direction.WEST, "北")匹配失敗，則不會刪除。

4 集合視圖

4.1 有序性

與Map介面提供的功能一樣，EnumMap也能返回它的所有Values、Keys和Entry等。但與HashMap不同的是，EnumMap返回的視圖是有序的，這個順序不是插入的順序，而是枚舉定義的順序。程式碼如下：

EnumMap<Direction, String> map = Maps.newEnumMap(Direction.class);  map.put(Direction.EAST, "東");  map.put(Direction.SOUTH, "南");  map.put(Direction.WEST, "西");  map.put(Direction.NORTH, "北");  //返回所有Value  Collection<String> values = map.values();  values.forEach(System.out::println);  //返回所有Key  Set<Direction> keySet = map.keySet();  keySet.forEach(System.out::println);  //返回所有<Key,Value>  Set<Map.Entry<Direction, String>> entrySet = map.entrySet();  entrySet.forEach(entry -> {    System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());  });

輸出的結果如下：

北  南  東  西  NORTH  SOUTH  EAST  WEST  NORTH:北  SOUTH:南  EAST:東  WEST:西

這個順序與我們定義枚舉的順序確實是一樣的，而與添加的順序無關。

4.2 聯動性

除了有序性之外，EnumMap返回的集合視圖還有一點不同就是聯動性，即牽一髮而動全身。改變其中一個，另外的也跟著變了。看程式碼一下就明白了：

//Values、keySet、entrySet改變會影響其它  values.remove("東");  assertEquals(3, map.size());  assertEquals(3, keySet.size());  assertEquals(3, entrySet.size());    keySet.remove(Direction.WEST);  assertEquals(2, map.size());  assertEquals(2, values.size());  assertEquals(2, entrySet.size());    entrySet.removeIf(entry -> Objects.equals(entry.getValue(), "北"));  assertEquals(1, map.size());  assertEquals(1, keySet.size());  assertEquals(1, values.size());    //Map的改變會影響其它視圖  map.clear();  assertEquals(0, values.size());  assertEquals(0, keySet.size());  assertEquals(0, entrySet.size());

5 性能

性能是我們選擇EnumMap的主要原因之一，那為何它性能會比優秀的HashMap還要好呢？通過看源碼可以得知：

（1）底層是通過兩個數組來存放數據的，一個放Keys，一個放Values；

（2）因為Key值是枚舉類型，即一開始就確定了元素個數，所以在創建一個EnumMap的時候，存放數據的數組就已經確定了大小，不用考慮後續擴容帶來的性能問題。

（3）枚舉本身就是固定順序的，可以通過Enum.ordinal()方法獲得順序，這個便可以作為查詢與插入的索引，而不用計算HashCode，性能也會比較快。這個順序也就是數組下標。這也是EnumMap的集合視圖都是有序的原因。

（4）因為大小固定，則不用考慮載入因子，也不會有哈希衝突的問題，空間複雜度小。

6 結論

本文介紹了EnumMap作為一個Map的特殊實現的創建、使用、集合視圖和性能分析，發現它的確是有過人之處的。當我們的Key值是枚舉時，不妨可以試一試EnumMap，性能會更好哦。

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