【Java必修课】HashMap性能很好？问过我EnumMap没

1 简介

我们知道Map只是一个接口，它有多种实现，Java中最常用的是HashMap了。而本文想讲述的是另一个实现：EnumMap。它是枚举类型的Map，要求它的Key值都必须是枚举型的。

2 创建你的EnumMap

既然是关于枚举类型的Map，我们先创建一个枚举，以便后续使用：

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

2.1 创建EnumMap的三种方法

JDK提供的创建EnumMap的方法有三种，代码如下：

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

(1) 使用new EnumMap()方法时，与HashMap不同，它必须传入一个枚举的类型才能创建对象；
(2) 从EnumMap复制，这时传入的参数为EnumMap；
(3) 从Map复制，传入的参数为Map，但要求Key的类型必须是枚举型。

2.2 聪明的Guava

其实可以综合上面三种情况，实际就是两种方法：

(1) 使用new EnumMap(Class<K> keyType)
(2) 使用new EnumMap(Map<K, ? extends V> m)

聪明的Guava就只提供了这两种方法，如下：

//使用Guava创建
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

提供的方法与Map当然是一样的，操作十分方便，代码如下：

@Test
public void operations() {
  EnumMap<Direction, String> map = Maps.newEnumMap(Direction.class);
  //增加
  map.put(Direction.EAST, "东");
  map.put(Direction.SOUTH, "南");
  map.put(Direction.WEST, "西");
  //查询
  assertTrue(map.containsKey(Direction.EAST));
  assertFalse(map.containsKey(Direction.NORTH));
  //删除
  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());
}

需要特别指出的是删除方法，可以传入Key和Value两个参数，map.remove(Direction.WEST, "西")当键值对匹配时，则可以删除成功；map.remove(Direction.WEST, "北")匹配失败，则不会删除。

4 集合视图

4.1 有序性

与Map接口提供的功能一样，EnumMap也能返回它的所有Values、Keys和Entry等。但与HashMap不同的是，EnumMap返回的视图是有序的，这个顺序不是插入的顺序，而是枚举定义的顺序。代码如下：

EnumMap<Direction, String> map = Maps.newEnumMap(Direction.class);
map.put(Direction.EAST, "东");
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());
});

输出的结果如下：

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

这个顺序与我们定义枚举的顺序确实是一样的，而与添加的顺序无关。

4.2 联动性

除了有序性之外，EnumMap返回的集合视图还有一点不同就是联动性，即牵一发而动全身。改变其中一个，另外的也跟着变了。看代码一下就明白了：

//Values、keySet、entrySet改变会影响其它
values.remove("东");
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的改变会影响其它视图
map.clear();
assertEquals(0, values.size());
assertEquals(0, keySet.size());
assertEquals(0, entrySet.size());

5 性能

性能是我们选择EnumMap的主要原因之一，那为何它性能会比优秀的HashMap还要好呢？通过看源码可以得知：

（1）底层是通过两个数组来存放数据的，一个放Keys，一个放Values；

（2）因为Key值是枚举类型，即一开始就确定了元素个数，所以在创建一个EnumMap的时候，存放数据的数组就已经确定了大小，不用考虑后续扩容带来的性能问题。

（3）枚举本身就是固定顺序的，可以通过Enum.ordinal()方法获得顺序，这个便可以作为查询与插入的索引，而不用计算HashCode，性能也会比较快。这个顺序也就是数组下标。这也是EnumMap的集合视图都是有序的原因。

（4）因为大小固定，则不用考虑加载因子，也不会有哈希冲突的问题，空间复杂度小。

6 结论

本文介绍了EnumMap作为一个Map的特殊实现的创建、使用、集合视图和性能分析，发现它的确是有过人之处的。当我们的Key值是枚举时，不妨可以试一试EnumMap，性能会更好哦。

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