Java之HashMap的示例分析

这篇文章主要介绍Java之HashMap的示例分析，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

Java集合(Collections)框架中Map接口中HashMap的实现。Map虽然是Collctions框架的一部分，但是Map并没有实现Collection接口，而Set和List是实现Collection接口的。

简单来说，HashMap主要通过key存储value值，并且提供了添加，获取和操作存储value的方法。HashMap的实现基于HashTable。

HashMap内部呈现

Key-value对在内部是以buckets的方式存储在一起，最终成为一个表。存储和检索操作的时间是固定的，也就是时间复杂度为O(1)。

这篇文章暂时不过于涉及HashMap的底层，我们先对HashMap有个整体认知。

put方法

Map中通过put方法来存储一个value。

/**
     * 建立键值对应关系，如果之前已经存在对应的key，
     * 返回之前存储的value，之前如果不存在对应的key，返回null
     */
    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

知识点一： 当Map的调用put方法的时候，key对象被调用hashCode()方法，获得一个hash值供hashmap使用。
我们创建一个对象来证实一下。

public class MyKey {
    private int id;
    
    @Override
    public int hashCode() {
        System.out.println("调用 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");
    }

可以看到控制台的输出信息

调用 hashCode()

知识点二： hash()方法计算出的hash值可以标识它在buckets数组中的索引位置。

HashMap的hash()方法如下：可以与put方法进行关联。

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

HashMap有一个特点，它可以存储null的key和null的value。当key时null的时候，执行put方法，它会自动分配hash为0. 这也意味着key为null的时候没有hash操作，这样就避免了空指针异常。

get() 方法

为了获取存储在hashMap中的对象，我们需要知道与它对应的key。然后通过get方法把对应的key传到参数里。调用HashMap的get方法的时候，也会调用key对象的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);
    }

控制台上可以看到两行输出

调用 hashCode()
调用 hashCode()

HashMap中的集合视图

HashMap提供了三种方式，让我们可以把key和value作为其它集合来使用。

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

注意： 在iteators创建完毕后，对map的任何结构修改，都会抛出一个异常。

@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();
    }
}

// 会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常

HashMap中唯一允许的修改是在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。最差情况下为O(n)，n为hashmap中条目的个数。

HashMap性能

HashMap的性能主要有两个参数影响，初始容量和负载因子。初始容量为Map底层桶数组的长度，负载因子为当桶容量的长度为多大的时候，重新开辟新的空间。

int threshold;
    final float loadFactor;

默认的初始容量为16，默认的负载因子为0.75. 我们也可以自定义它们的值。

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

初始容量：

大的初始容量用于条目数较多，但是少量迭代(iteration)
小的初始容量用于条目数较少，但是多次迭代(iteration)

负载因子：
0.75是一个很折衷的方案了。在我们初始化HashMap的时候，初始容量和负载因子都应该考虑在内，比如为了减少重新hash的操作，初始容量乘以负载因子应该大于能存储的最大条目数，这样就不会发生重新hash的操作。

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