Java Multimap詳解

一、什麼是Java Multimap

Java Multimap是Google Guava提供的一個數據結構，它可以保存一個key對應多個value的映射關係，可以理解為Map<K, Collection>的一個實現，其中K為鍵類型，V為值類型。

使用Java Multimap可以方便地保存鍵值對的映射關係，而不必自己維護複雜的數據結構。它可以用於諸如多重映射、索引、結果集、緩存等場景。

    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的實現

Java Multimap提供了多個實現類，包括ArrayListMultimap、HashMultimap、LinkedListMultimap、LinkedHashMultimap和TreeMultimap，它們的實現方式不同，在不同的場景下選擇不同的實現類可以提高性能。

其中ArrayListMultimap和HashMultimap是最常用的實現類。ArrayListMultimap通過HashMap保存鍵值對，使用ArrayList保存相同key對應的value，它的put操作是O(1)複雜度；HashMultimap同樣通過HashMap保存鍵值對，但是使用HashSet保存相同key對應的value，put操作的複雜度也是O(1)。

    // ArrayListMultimap的創建
    Multimap arrayListMultimap = ArrayListMultimap.create();
    // HashMultimap的創建
    Multimap hashMultimap = HashMultimap.create();

三、Java Multimap的API們

1、put和putAll

put方法向Multimap中添加單個鍵值對，而putAll方法同時向Multimap中添加多個鍵值對。

    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方法可以獲取某個key對應的所有值，keys方法可以獲取所有不同的key，values方法可以獲取所有的值。

    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方法返回所有鍵值對的集合，remove方法可以移除單個鍵值對，removeAll方法可以移除所有指定key對應的鍵值對。

    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的應用

1、多重映射

Java Multimap最常用的應用就是多重映射，可以通過一個key來關聯多個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，將某個值與多個元素關聯起來。

    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、結果集

在查詢數據庫時，有時需要返回具有相同屬性的一組對象，Java Multimap可以用來創建結果集。

    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、緩存

Java Multimap可以用來實現緩存，將多個value保存到同一個key下，遇到並發問題時，可以方便地控制和處理。

    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、小結

Java Multimap是一個非常實用的數據結構，可以方便地處理多個value和同一個key的映射關係。在實際開發中，可以根據具體的場景選擇不同的實現類，提高讀寫性能。