Java Multimap详解

一、什么是Java Multimap

Java Multimap是Google Guava提供的一个数据结构，它可以保存一个key对应多个value的映射关系，可以理解为Map<K, Collection>的一个实现，其中K为键类型，V为值类型。

使用Java Multimap可以方便地保存键值对的映射关系，而不必自己维护复杂的数据结构。它可以用于诸如多重映射、索引、结果集、缓存等场景。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.put("key1", 1);
    multimap.put("key2", 2);
    multimap.put("key1", 3);
    Collection values = multimap.get("key1");
    System.out.println(values); // [1, 3]

二、Java Multimap的实现

Java Multimap提供了多个实现类，包括ArrayListMultimap、HashMultimap、LinkedListMultimap、LinkedHashMultimap和TreeMultimap，它们的实现方式不同，在不同的场景下选择不同的实现类可以提高性能。

其中ArrayListMultimap和HashMultimap是最常用的实现类。ArrayListMultimap通过HashMap保存键值对，使用ArrayList保存相同key对应的value，它的put操作是O(1)复杂度；HashMultimap同样通过HashMap保存键值对，但是使用HashSet保存相同key对应的value，put操作的复杂度也是O(1)。

    // ArrayListMultimap的创建
    Multimap arrayListMultimap = ArrayListMultimap.create();
    // HashMultimap的创建
    Multimap hashMultimap = HashMultimap.create();

三、Java Multimap的API们

1、put和putAll

put方法向Multimap中添加单个键值对，而putAll方法同时向Multimap中添加多个键值对。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.put("key", 1);
    multimap.putAll("key", Arrays.asList(2, 3, 4));
    System.out.println(multimap.get("key")); // [1, 2, 3, 4]

2、get、keys和values

get方法可以获取某个key对应的所有值，keys方法可以获取所有不同的key，values方法可以获取所有的值。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.putAll("key", Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
    Collection values = multimap.get("key");
    Collection keys = multimap.keys();
    Collection allValues = multimap.values();
    System.out.println(values); // [1, 2, 3, 4]
    System.out.println(keys); // [key]
    System.out.println(allValues); // [1, 2, 3, 4]

3、entries、remove和removeAll

entries方法返回所有键值对的集合，remove方法可以移除单个键值对，removeAll方法可以移除所有指定key对应的键值对。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.putAll("key", Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
    Collection<Map.Entry> entries = multimap.entries();
    System.out.println(entries); // [key=1, key=2, key=3, key=4]
    multimap.remove("key", 1);
    System.out.println(multimap.get("key")); // [2, 3, 4]
    multimap.removeAll("key");
    System.out.println(multimap.get("key")); // []

四、Java Multimap的应用

1、多重映射

Java Multimap最常用的应用就是多重映射，可以通过一个key来关联多个value。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.putAll("key1", Arrays.asList(1, 2, 3, 4));
    multimap.putAll("key2", Arrays.asList(5, 6, 7, 8));
    System.out.println(multimap.get("key1")); // [1, 2, 3, 4]
    System.out.println(multimap.get("key2")); // [5, 6, 7, 8]

2、索引

Java Multimap可以用作索引，将某个值与多个元素关联起来。

    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.put(1, "apple");
    multimap.put(2, "banana");
    multimap.put(3, "orange");
    multimap.put(1, "peach");
    Collection values = multimap.get(1);
    System.out.println(values); // [apple, peach]
    for (Map.Entry entry : multimap.entries()) {
        System.out.println(entry.getKey() + " : " + entry.getValue());
    }
    /*
    1 : apple
    1 : peach
    2 : banana
    3 : orange
    */

3、结果集

在查询数据库时，有时需要返回具有相同属性的一组对象，Java Multimap可以用来创建结果集。

    class Person {
        String name;
        int age;

        public Person(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    }
    Multimap multimap = ArrayListMultimap.create();
    multimap.put("man", new Person("Tom", 30));
    multimap.put("woman", new Person("Lucy", 25));
    multimap.put("man", new Person("Jack", 35));
    Collection values = multimap.get("man");
    for (Person person : values) {
        System.out.println(person.name + " : " + person.age);
    }
    /*
    Tom : 30
    Jack : 35
    */

4、缓存

Java Multimap可以用来实现缓存，将多个value保存到同一个key下，遇到并发问题时，可以方便地控制和处理。

    LoadingCache<String, Collection> cache = CacheBuilder.newBuilder().build(
            new CacheLoader<String, Collection>() {
                public Collection load(String key) throws Exception {
                    return Arrays.asList(key + "_value1", key + "_value2");
                }
            }
    );
    Collection values = cache.get("key");
    System.out.println(values); // [key_value1, key_value2]

五、小结

Java Multimap是一个非常实用的数据结构，可以方便地处理多个value和同一个key的映射关系。在实际开发中，可以根据具体的场景选择不同的实现类，提高读写性能。