[数据结构与算法]Java集合——HashMap

HashMap

基于哈希表的Map实现

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。

HashMap 实现了 Map 接口，根据键的 HashCode 值存储数据，具有很快的访问速度，最多允许一条记录的键为 null，不支持线程同步。

HashMap 是无序的，即不会记录插入的顺序。

HashMap 的 key 与 value 类型可以相同也可以不同，可以是字符串（String）类型的 key 和 value，也可以是整型（Integer）的 key 和字符串（String）类型的 value。

HashMap 继承于AbstractMap，实现了 Map、Cloneable、java.io.Serializable 接口。

哈希表

Hashtable类提供了一种在用户定义键结构的基础上来组织数据的手段

例如，在地址列表的哈希表中，你可以根据邮政编码作为键来存储和排序数据，而不是通过人名

哈希表键的具体含义完全取决于哈希表的使用情景和它包含的数据

初始容量

默认初始为16，加载因子0.75的空HashMap

加载因子

0.75指当容器容量达到75%就进行扩容

常用方法

代码示例

Person类重写hashCode和equals

package map.entity;

import java.util.Objects;

public class Person {
    private Integer id;
    private String name;

    public Person() {
    }

    public Person(Integer id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) {
            return true;
        }
        if (!(o instanceof Person)) {
            return false;
        }
        Person person = (Person) o;
        return Objects.equals(id, person.id) && Objects.equals(name, person.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id, name);
    }

    public Integer getId() {
        return id;
    }

    public void setId(Integer id) {
        this.id = id;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person{" +
                "id=" + id +
                ", name='" + name + '\'' +
                '}';
    }
}

测试

package map;

import map.entity.Person;

import java.util.HashMap;

public class Demo2 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Object> data = new HashMap<>();
        data.put("1", new Person(1, "zhangsan"));
        data.put("2", new Person(2, "lisi"));
        data.put("3", new Person(3, "wangwu"));
        Object o = data.get("2");
        System.out.println(o);
        System.out.println("=======================");
        data.forEach((x, y) -> {
            System.out.println(x + "|" + y);
        });
        System.out.println(data.size());
        System.out.println(data.isEmpty());
        System.out.println("=======================");
        System.out.println(data.values());
        data.clear();

    }
}

结果

源码分析

默认容量

1<<4表示1向右移四位，即：1 × 2 × 2 × 2 × 2 = 16

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

最大容量

2的30次方：1,073,741,824

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

加载因子

达到容量的75%进行扩容

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

链表长度为8转为红黑树

条件：存储数组达到64（大于等于64），存储链表达到8时转化为红黑树

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

最小树容量

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

Node容器

我们可以发现有键有值来构成键值对，有hash值进行判断，有next这个可以理解为C中的指针，next用于指向下一个Node

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;

        Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        public final K getKey()        { return key; }
        public final V getValue()      { return value; }
        public final String toString() { return key + "=" + value; }

        public final int hashCode() {
            return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        public final boolean equals(Object o) {
            if (o == this)
                return true;

            return o instanceof Map.Entry<?, ?> e
                    && Objects.equals(key, e.getKey())
                    && Objects.equals(value, e.getValue());
        }
    }

无参构造

无参构造中仅是将加载因子进行了设置

public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

put方法如何添加元素

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }
 static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

调用hash方法设置hash值

对key进行判断，若key！=null 则返回Object类中的hashCode方法来设置hash值其中还会进行^异或h>>>无符号右移16位，最后hash值就产生了

return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

调用putVal方法

由于直接用语言描述很难所以我下面就用手写画图的方式

1.HashMap中无元素添加时

2.有元素添加

扩容

每次容量的75%进行扩容，扩容后是原来容量的2倍
核心是这行

else if ((newCap = oldCap << 1)

 final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

创作打卡挑战赛

赢取流量/现金/CSDN周边激励大奖