Java 集合框架 Map 接口與 HashMap 完整實戰指南

Java 集合框架 Map 接口與 HashMap 完整實戰指南

Map 核心特徵

• 鍵值對 (key-value) 存儲、key 唯一、value 可重複
• 每個 key 映射單一 value、一個 value 可對應多個 key
• 支援泛型：Map<K, V>
• 三大視圖：keySet()、values()、entrySet()

HashMap 關鍵特性

• 基於雜湊表、無序 (JDK 1.8+ 紅黑樹優化)
• 允許 null key (僅一個) 與 null value
• 非線程安全、高效能

完整 CRUD 實戰代碼

public class MapTest {
    private Map<String, Student> students = new HashMap<>();
    
    // 新增/修改 (put 覆蓋語義)
    public void testPut() {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.print("輸入學生ID: ");
            String id = sc.next();
            if (students.containsKey(id)) {
                System.out.println("ID 已存在");
                continue;
            }
            System.out.print("輸入姓名: ");
            String name = sc.next();
            students.put(id, new Student(id, name));
            System.out.println("新增成功: " + students.get(id).name);
        }
    }
    
    // 遍歷方式一：keySet
    public void testKeySet() {
        System.out.println("總計: " + students.size() + " 人");
        for (String id : students.keySet()) {
            System.out.println("學生: " + students.get(id).name);
        }
    }
    
    // 遍歷方式二：entrySet (推薦、效能更好)
    public void testEntrySet() {
        System.out.println("總計: " + students.size() + " 人");
        for (Map.Entry<String, Student> entry : students.entrySet()) {
            System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue().name);
        }
    }
    
    // 刪除
    public void testRemove() {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("輸入要刪除的ID: ");
            String id = sc.next();
            Student s = students.remove(id);
            if (s == null) System.out.println("不存在");
            else { System.out.println("已刪除: " + s.name); break; }
        }
    }
    
    // 修改
    public void testModify() {
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (true) {
            System.out.print("輸入要修改的ID: ");
            String id = sc.next();
            Student s = students.get(id);
            if (s == null) { System.out.println("不存在"); continue; }
            System.out.println("當前姓名: " + s.name);
            System.out.print("輸入新姓名: ");
            String name = sc.next();
            students.put(id, new Student(id, name));
            System.out.println("修改成功"); break;
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        MapTest mt = new MapTest();
        mt.testPut();
        mt.testKeySet();
        mt.testRemove();
        mt.testEntrySet();
        mt.testModify();
        mt.testEntrySet();
    }
}

執行結果示例

輸入學生ID: 1
輸入姓名: Tom
新增成功: Tom
輸入學生ID: 2
輸入姓名: Jack
新增成功: Jack
輸入學生ID: 3
輸入姓名: Lucy
新增成功: Lucy
總計: 3 人
學生: Tom
學生: Jack
學生: Lucy
輸入要刪除的ID: 12
不存在
輸入要刪除的ID: 3
已刪除: Lucy
總計: 2 人
Key: 1, Value: Tom
Key: 2, Value: Jack
輸入要修改的ID: 2
當前姓名: Jack
輸入新姓名: Lisa
修改成功
總計: 2 人
Key: 1, Value: Tom
Key: 2, Value: Lisa

遍歷效能對比

常見陷阱

• map.get(key) == null 無法區分「key 不存在」vs「value 為 null」→ 用 containsKey
• 迭代中修改結構 (put/remove) 拋 ConcurrentModificationException → 用 Iterator.remove() 或收集後批量處理
• 多執行緒環境用 ConcurrentHashMap