概述

這篇文章，我們打算探索一下Java集合(Collections)框架中Map接口中HashMap的實(shí)現(xiàn)。Map雖然是Collctions框架的一部分，但是Map并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)Collection接口，而Set和List是實(shí)現(xiàn)Collection接口的。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，HashMap主要通過(guò)key存儲(chǔ)value值，并且提供了添加，獲取和操作存儲(chǔ)value的方法。HashMap的實(shí)現(xiàn)基于HashTable。

HashMap內(nèi)部呈現(xiàn)

Key-value對(duì)在內(nèi)部是以buckets的方式存儲(chǔ)在一起，最終成為一個(gè)表。存儲(chǔ)和檢索操作的時(shí)間是固定的，也就是時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

這篇文章暫時(shí)不過(guò)于涉及HashMap的底層，我們先對(duì)HashMap有個(gè)整體認(rèn)知。

put方法

Map中通過(guò)put方法來(lái)存儲(chǔ)一個(gè)value。

    /**
     * 建立鍵值對(duì)應(yīng)關(guān)系，如果之前已經(jīng)存在對(duì)應(yīng)的key，
     * 返回之前存儲(chǔ)的value，之前如果不存在對(duì)應(yīng)的key，返回null
     */
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

知識(shí)點(diǎn)一： 當(dāng)Map的調(diào)用put方法的時(shí)候，key對(duì)象被調(diào)用hashCode()方法，獲得一個(gè)hash值供hashmap使用。
我們創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象來(lái)證實(shí)一下。

public class MyKey {
    private int id;
    
    @Override
    public int hashCode() {
        System.out.println("調(diào)用 hashCode()");
        return id;
    }

    // constructor, setters and getters 
}

   @Test
    public void mapKeyTest(){
        HashMap<MyKey,String> map = new HashMap<MyKey, String>();
        String retV = map.put(new MyKey(1),"value1");
    }

可以看到控制臺(tái)的輸出信息

調(diào)用 hashCode()

知識(shí)點(diǎn)二： hash()方法計(jì)算出的hash值可以標(biāo)識(shí)它在buckets數(shù)組中的索引位置。

HashMap的hash()方法如下：可以與put方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)。

static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

HashMap有一個(gè)特點(diǎn)，它可以存儲(chǔ)null的key和null的value。當(dāng)key時(shí)null的時(shí)候，執(zhí)行put方法，它會(huì)自動(dòng)分配hash為0. 這也意味著key為null的時(shí)候沒(méi)有hash操作，這樣就避免了空指針異常。

get() 方法

為了獲取存儲(chǔ)在hashMap中的對(duì)象，我們需要知道與它對(duì)應(yīng)的key。然后通過(guò)get方法把對(duì)應(yīng)的key傳到參數(shù)里。調(diào)用HashMap的get方法的時(shí)候，也會(huì)調(diào)用key對(duì)象的hashCode方法。

    @Test
    public void mapKeyTest(){
        HashMap<MyKey,String> map = new HashMap<MyKey, String>();
        MyKey key1 = new MyKey(1);
        map.put(key1,"value1");
        String retV =  map.get(key1);
    }

控制臺(tái)上可以看到兩行輸出

調(diào)用 hashCode()
調(diào)用 hashCode()

HashMap中的集合視圖

HashMap提供了三種方式，讓我們可以把key和value作為其它集合來(lái)使用。

Set<K> keys = map.keySet()
Collection<V> values = map.values()
Set<Entry<K, V>> entries = map.entrySet();

注意： 在iteators創(chuàng)建完畢后，對(duì)map的任何結(jié)構(gòu)修改，都會(huì)拋出一個(gè)異常。

@Test
public void givenIterator_whenFailsFastOnModification_thenCorrect() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "baeldung");
    map.put("type", "blog");
 
    Set<String> keys = map.keySet();
    Iterator<String> it = keys.iterator();
    map.remove("type");
    while (it.hasNext()) {
        String key = it.next();
    }
}

// 會(huì)拋出java.util.ConcurrentModificationException異常

HashMap中唯一允許的修改是在iterator中移除元素。

public void givenIterator_whenRemoveWorks_thenCorrect() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "baeldung");
    map.put("type", "blog");
 
    Set<String> keys = map.keySet();
    Iterator<String> it = keys.iterator();
 
    while (it.hasNext()) {
        it.next();
        it.remove();
    }
 
    assertEquals(0, map.size());
}

HashMap在iterator上的性能相比于LinkedHashMap和treeMap，性能非常糟糕。最差情況下為O(n)，n為hashmap中條目的個(gè)數(shù)。

HashMap性能

HashMap的性能主要有兩個(gè)參數(shù)影響，初始容量和負(fù)載因子。初始容量為Map底層桶數(shù)組的長(zhǎng)度，負(fù)載因子為當(dāng)桶容量的長(zhǎng)度為多大的時(shí)候，重新開(kāi)辟新的空間。

    int threshold;
    final float loadFactor;

默認(rèn)的初始容量為16，默認(rèn)的負(fù)載因子為0.75. 我們也可以自定義它們的值。

Map<String,String> hashMapWithCapacity=new HashMap<>(32);
Map<String,String> hashMapWithCapacityAndLF=new HashMap<>(32, 0.5f);

初始容量：

大的初始容量用于條目數(shù)較多，但是少量迭代(iteration)
小的初始容量用于條目數(shù)較少，但是多次迭代(iteration)

負(fù)載因子：
0.75是一個(gè)很折衷的方案了。在我們初始化HashMap的時(shí)候，初始容量和負(fù)載因子都應(yīng)該考慮在內(nèi)，比如為了減少重新hash的操作，初始容量乘以負(fù)載因子應(yīng)該大于能存儲(chǔ)的最大條目數(shù)，這樣就不會(huì)發(fā)生重新hash的操作。

最后

HashMap內(nèi)部有很多東西值得探索，這篇僅僅對(duì)HashMap做了一層表面的分析。接下來(lái)會(huì)深入分析。

到此這篇關(guān)于Java之HashMap案例詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java之HashMap內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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