极客笔记Java Multimap详解
1. 介绍
在Java编程中，我们经常需要处理键值对的集合。Java提供了Map接口来表示键值对的集合，但是Map接口只允许一个键对应一个值。如果我们需要一个键对应多个值的情况，就需要使用Multimap。Multimap是Google Guava库中的一个非常有用的数据结构，它允许一个键对应多个值。
本文将详细介绍Java Multimap的概念、使用方法和常见应用场景。
2. Multimap概览
Multimap提供了一个简单的键到多个值的映射。在Multimap中，一个键可以映射到多个值。Multimap接口定义了一些常用的操作方法，包括放置值、获取值、移除值等。
Multimap接口的常见实现类包括ArrayListMultimap、HashMultimap、LinkedHashMultimap和TreeMultimap等。
先来看一个例子，展示如何使用Multimap来存储学生的课程成绩。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
System.out.println(grades.get("Alice")); // 输出 [85.5, 90.0]
System.out.println(grades.get("Bob")); // 输出 [75.5, 80.0]
在上面的例子中，我们使用ArrayListMultimap.create()方法创建了一个ArrayListMultimap实例，并将学生的姓名作为键，成绩作为值进行存储。可以看到，同一个键对应的值是可以重复的。
3. Multimap的常用操作
Multimap接口定义了一些常用的操作方法，下面将逐一介绍。
3.1 放置值
放置值的方法有put(K key, V value)和putAll(K key, Iterable<? extends V> values)。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
List<Double> bobGrades = new ArrayList<>();
bobGrades.add(75.5);
bobGrades.add(80.0);
grades.putAll("Bob", bobGrades);
3.2 获取值
获取值的方法有get(K key)和values()。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
System.out.println(grades.get("Alice")); // 输出 [85.5, 90.0]
System.out.println(grades.values()); // 输出 [85.5, 90.0, 75.5, 80.0]
3.3 移除值
移除值的方法有remove(K key, V value)和removeAll(Object key)。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
grades.remove("Alice", 85.5);
grades.removeAll("Bob");
3.4 查询键的集合
查询键的集合的方法有keySet()和keys()。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
System.out.println(grades.keySet()); // 输出 [Alice, Bob]
System.out.println(grades.keys()); // 输出 [Alice, Alice, Bob, Bob]
3.5 查询值的集合
查询值的集合的方法有values()和entries()。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
System.out.println(grades.values()); // 输出 [85.5, 90.0, 75.5, 80.0]
System.out.println(grades.entries()); // 输出 [Alice=85.5, Alice=90.0, Bob=75.5, Bob=80.0]
3.6 查询键值对的数量
查询键值对的数量的方法有size()和isEmpty()。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
System.out.println(grades.size()); // 输出 4
System.out.println(grades.isEmpty()); // 输出 false
3.7 其他操作
Multimap还支持一些其他的操作，例如containsKey(Object key)判断是否包含指定键，containsValue(Object value)判断是否包含指定值等。
4. Multimap的实现类
Multimap接口有多个实现类，每个实现类都有自己的特点和适用场景。
4.1 ArrayListMultimap
ArrayListMultimap是最常见的Multimap实现类，它使用ArrayList来存储值。优点是访问速度快，缺点是占用的内存较大。
Multimap<String, Double> grades = ArrayListMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
4.2 HashMultimap
HashMultimap使用HashMap来存储键值对，相同键的值存储在HashSet中。它对于需要快速查找和删除值的场景非常适用。
Multimap<String, Double> grades = HashMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
4.3 LinkedHashMultimap
LinkedHashMultimap使用LinkedHashMap来存储键值对，保留插入顺序。它对于需要保留插入顺序的场景非常适用。
Multimap<String, Double> grades = LinkedHashMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
4.4 TreeMultimap
TreeMultimap使用TreeMap来存储键值对，根据键进行排序。它对于需要按照键的顺序进行访问的场景非常适用。
Multimap<String, Double> grades = TreeMultimap.create();
grades.put("Alice", 85.5);
grades.put("Alice", 90.0);
grades.put("Bob", 75.5);
grades.put("Bob", 80.0);
5. Multimap的应用场景
Multimap在很多应用场景中非常有用，下面介绍一些常见的应用场景。
5.1 存储多个值
Multimap最基本的用途就是存储一个键对应多个值的情况。例如，存储学生选修的多门课程，一个学生可以选修多门课程。
Multimap<String, String> courses = ArrayListMultimap.create();
courses.put("Alice", "Math");
courses.put("Alice", "English");
courses.put("Bob", "Physics");
courses.put("Bob", "Chemistry");
5.2 分组数据
Multimap可以用于将数据按照某个属性进行分组，从而方便进行后续的处理。
Multimap<String, Person> groupByAge = ArrayListMultimap.create();
groupByAge.put("20-30", new Person("Alice", 25));
groupByAge.put("20-30", new Person("Bob", 28));
groupByAge.put("30-40", new Person("Charlie", 32));
groupByAge.put("30-40", new Person("Dave", 35));
5.3 缓存
Multimap可以用于实现缓存，将数据存储在内存中，提高访问速度。
Multimap<String, Object> cache = ArrayListMultimap.create();
// 存储数据
cache.put("key1", "value1");
cache.put("key2", "value2");
cache.put("key3", "value3");
// 获取数据
System.out.println(cache.get("key1")); // 输出 [value1]
System.out.println(cache.get("key2")); // 输出 [value2]
5.4 索引
Multimap可以用于实现索引，将索引键与对应的值存储在Multimap中。
Multimap<String, String> index = ArrayListMultimap.create();
index.put("Java", "Java基础");
index.put("Java", "Java进阶");
index.put("Java", "Java高级");
index.put("Python", "Python基础");
index.put("Python", "Python进阶");
// 查询Java相关的值
System.out.println(index.get("Java")); // 输出 [Java基础, Java进阶, Java高级]
// 查询Python相关的值
System.out.println(index.get("Python")); // 输出 [Python基础, Python进阶]
6. 总结
本文详细介绍了Java Multimap的概念、使用方法和常见应用场景。Multimap是一个非常有用的数据结构，它可以存储一个键对应多个值，方便我们处理键值对集合。Multimap接口定义了一些常用的操作方法，包括放置值、获取值、移除值等。常见的Multimap实现类有ArrayListMultimap、HashMultimap、LinkedHashMultimap和TreeMultimap等。Multimap在存储多个值、分组数据、缓存和索引等场景中起到了重要的作用。
通过学习和使用Multimap，我们可以更好地处理复杂的键值对集合，提高代码的可读性和维护性。