1. 概述
HashMap存储键值映射。在本教程中，我们将讨论如何在HashMap中存储不同类型的值。
2. 问题简介
自从引入Java泛型以来，我们通常以泛型方式使用HashMap-例如：
Map<String, Integer> numberByName = new HashMap<>();
在这种情况下，我们只能将String和Integer数据作为键值对放入Map numberByName中。这很好，因为它确保了类型安全。例如，如果我们试图将一个Float对象放入Map中，我们将得到“不兼容类型”的编译错误。
然而，有时，我们希望将不同类型的数据放入一个Map中。例如，我们希望numberByNameMap也能将Float和BigDecimal对象存储为值。
在讨论如何实现之前，让我们创建一个示例问题来简化演示和解释。假设我们有三个不同类型的对象：
Integer intValue = 777;
int[] intArray = new int[]{2, 3, 5, 7, 11, 13};
Instant instant = Instant.now();
正如我们所看到的，这三种类型是完全不同的。因此首先，我们将尝试将这三个对象放入HashMap中。为简单起见，我们将使用String值作为键。
当然，在某些时候，我们需要从Map中读取数据并使用数据。因此，我们将遍历HashMap中的条目，并为每个条目打印带有一些描述的值。
那么，让我们看看如何实现这一目标。
3. 使用Map<String, Object>
我们知道，在Java中，Object是所有类型的超类型。因此，如果我们将Map声明为Map<String, Object>，它应该接受任何类型的值。
接下来让我们看看这种方法是否满足我们的要求。
3.1 将数据放入Map
正如我们之前提到的，Map<String, Object>允许我们将任何类型的值放入其中：
Map<String, Object> rawMap = new HashMap<>();
rawMap.put("E1 (Integer)", intValue);
rawMap.put("E2 (IntArray)", intArray);
rawMap.put("E3 (Instant)", instant);
这很简单。接下来，让我们访问Map中的条目并打印值和描述。
3.2 使用数据
在我们将一个值放入Map<String, Object>之后，我们就失去了该值的具体类型。因此，我们需要在使用数据之前检查并将值转换为正确的类型。例如，我们可以使用instanceof运算符来验证值的类型：
rawMap.forEach((k, v) -> {
if (v instanceof Integer) {
Integer theV = (Integer) v;
System.out.println(k + " -> " + String.format("The value is a %s integer: %d", theV > 0 ? "positive" : "negative", theV));
} else if (v instanceof int[]) {
int[] theV = (int[]) v;
System.out.println(k + " -> " + String.format("The value is an array of %d integers: %s", theV.length, Arrays.toString(theV)));
} else if (v instanceof Instant) {
Instant theV = (Instant) v;
System.out.println(k + " -> " + String.format("The value is an instant: %s", FORMATTER.format(theV)));
} else {
throw new IllegalStateException("Unknown Type Found.");
}
});
如果我们执行上面的代码，输出为：
E1 (Integer) -> The value is a positive integer: 777
E2 (IntArray) -> The value is an array of 6 integers: [2, 3, 5, 7, 11, 13]
E3 (Instant) -> The value is an instant: 2022-11-23 21:48:02
这种方法按我们预期的那样工作。
但是，它有一些缺点。接下来，让我们仔细看看它们。
3.3 缺点
首先，如果我们打算让Map支持相对更多的不同类型，那么多个if-else语句将成为一个大代码块，导致代码难以阅读。
而且，如果我们要使用的类型包含继承关系，instanceof检查可能会失败。
例如，如果我们在Map中放置一个java.lang.Integer intValue和一个java.lang.Number numberValue，我们无法使用instanceof运算符区分它们。这是因为(int Value instanceof Integer)和(int Value instanceof Number)都返回true。
因此，我们必须添加额外的检查来确定值的具体类型。当然，这会使代码难以阅读。
最后，由于我们的Map接受任何类型的值，因此我们失去了类型安全。也就是说，当遇到非预期的类型时，我们要处理异常。
可能会出现一个问题：有没有办法接收不同类型的数据并保持类型安全？
因此接下来，我们将讨论另一种解决问题的方法。
4. 为所有需要的类型创建超类
在本节中，我们将引出一个超类型来保持类型安全。
4.1 数据模型
首先，我们创建一个接口DynamicTypeValue：
public interface DynamicTypeValue {
String valueDescription();
}
该接口将是我们希望Map支持的所有类型的超类型。它还可以包含一些常用操作。例如，我们定义了一个方法valueDescription。
然后，我们为每个具体类型创建一个类来包装值并实现我们创建的接口。例如，我们可以为Integer类型创建一个IntegerTypeValue类：
public class IntegerTypeValue implements DynamicTypeValue {
private Integer value;
public IntegerTypeValue(Integer value) {
this.value = value;
}
@Override
public String valueDescription() {
if(value == null){
return "The value is null.";
}
return String.format("The value is a %s integer: %d", value > 0 ? "positive" : "negative", value);
}
}
同样，让我们为其他两种类型创建类：
public class IntArrayTypeValue implements DynamicTypeValue {
private int[] value;
public IntArrayTypeValue(int[] value) { ... }
@Override
public String valueDescription() {
// null handling omitted
return String.format("The value is an array of %d integers: %s", value.length, Arrays.toString(value));
}
}
public class InstantTypeValue implements DynamicTypeValue {
private static DateTimeFormatter FORMATTER = ...
private Instant value;
public InstantTypeValue(Instant value) { ... }
@Override
public String valueDescription() {
// null handling omitted
return String.format("The value is an instant: %s", FORMATTER.format(value));
}
}
如果我们需要支持更多的类型，我们只需要添加相应的类。
接下来，让我们看看如何使用上面的数据模型来存储和使用Map中不同类型的值。
4.2 在Map中添加和使用数据
首先，让我们看看如何声明Map并将各种类型的数据放入其中：
Map<String, DynamicTypeValue> theMap = new HashMap<>();
theMap.put("E1 (Integer)", new IntegerTypeValue(intValue));
theMap.put("E2 (IntArray)", new IntArrayTypeValue(intArray));
theMap.put("E3 (Instant)", new InstantTypeValue(instant));
如我们所见，我们已将Map声明为Map<String, DynamicTypeValue>以保证类型安全：只允许将DynamicTypeValue类型的数据放入Map中。
当我们向Map添加数据时，我们会实例化创建的相应类。
当我们使用数据时，不需要类型检查和强制转换：
theMap.forEach((k, v) -> System.out.println(k + " -> " + v.valueDescription()));
如果我们运行代码，它会打印：
E1 (Integer) -> The value is a positive integer: 777
E2 (IntArray) -> The value is an array of 5 integers: [2, 3, 5, 7, 11]
E3 (Instant) -> The value is an instant: 2022-11-23 22:32:43
正如我们所看到的，这种方法的代码很干净并且更容易阅读。
此外，由于我们为每个需要支持的类型都创建了一个包装类，因此具有继承关系的类型不会导致任何问题。
多亏了类型安全，我们不需要去处理面对非预期类型数据的错误情况。
5. 总结
在本文中，我们讨论了如何使Java HashMap支持不同类型的值数据。
此外，我们还通过示例介绍了两种实现它的方法。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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