Map<K,V>

package niu.cheng1;


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


/*
 * 接口 Map<K,V>
 * 类型参数:
 * K  - 此映射所维护的键的类型
 * V - 映射值的类型
 * 将键映射到值的对象。一个映射不能包含重复的键;每个键最多只能映射到一个值。 
 * 
 * 
 * 添加功能
 * V put(K key,V value)将指定的值与此映射中的指定键关联(可选操作)。
 * 删除功能
 * void clear()从此映射中移除所有映射关系(可选操作)。
 * V remove(Object key)如果存在一个键的映射关系,则将其从此映射中移除(可选操作)。
 * 判断功能
 * boolean containsKey(Object key)如果此映射包含指定键的映射关系,则返回 true
 * boolean containsValue(Object value)如果此映射将一个或多个键映射到指定值,则返回 true
 * public boolean isEmpty()如果此映射不包含键-值映射关系,则返回 true。 
 * 长度功能
 * int size()返回此映射中的键-值映射关系数
 * 
 * 
 */


public class MapDemo {


/**
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Map<String,String> m=new HashMap<String,String>();

//V put(K key,V value)将指定的值与此映射中的指定键关联(可选操作)。
m.put("1", "hello");
m.put("2", "world");
m.put("3", "java");
System.out.println(m);//{3=java, 2=world, 1=hello}

/*
//void clear()从此映射中移除所有映射关系(可选操作)。
m.clear();
System.out.println(m);//{}
*/

/*
//V remove(Object key)如果存在一个键的映射关系,则将其从此映射中移除(可选操作)。
m.remove("1");
System.out.println(m);//{3=java, 2=world}
*/

//int size()返回此映射中的键-值映射关系数
int x=m.size();
System.out.println(x);//3

/*
//boolean containsKey(Object key)如果此映射包含指定键的映射关系,则返回 true。判断集合中是否有指定的键
System.out.println(m.containsKey("1"));//true
System.out.println(m.containsKey("4"));//false
*/

/*
//boolean containsValue(Object value)如果此映射将一个或多个键映射到指定值,则返回 true判断集合中是否有指导的值
System.out.println(m.containsValue("hello"));//true
System.out.println(m.containsValue("javaee"));//false
*/

/*
//public boolean isEmpty()如果此映射不包含键-值映射关系,则返回 true。 
System.out.println(m.isEmpty());//false
*/



}


}
<think>好的,我现在要解决的问题是关于HashMap中Node和TreeNode的类型兼容性问题。用户提到,当Node转换为TreeNode后,类型似乎发生了变化,但HashMap仍然能够处理它们,用户想知道这是如何实现类型兼容的。 首先,我需要回忆一下HashMap的内部结构。HashMap在Java中通常使用数组和链表来处理冲突,当链表长度超过阈值时,链表会转换为红黑树,这时链表节点Node会变成TreeNode。TreeNode是Node的子类吗?或者它们之间有什么继承关系? 查看用户提供的代码片段,TreeNode的定义是:static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V>,而Node是static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V>。同时,HashMap的table数组是Node<K,V>[]类型。那这里可能存在一个问题,TreeNode是否继承自Node?因为如果TreeNode不是Node的子类,那么当table数组中存储TreeNode时,类型是否兼容? 根据用户提供的代码,TreeNode实际上继承的是LinkedHashMap.Entry,而LinkedHashMap.Entry又继承自HashMap.Node。所以可能的结构是:HashMap.Node实现了Map.Entry,然后LinkedHashMap.Entry继承自HashMap.Node,而TreeNode又继承自LinkedHashMap.Entry。这样一来,TreeNode实际上是Node的间接子类。因此,TreeNode可以向上转型为Node,存储在Node数组中,这样就实现了类型兼容。 例如,当链表转换为红黑树时,原来的Node对象会被替换为TreeNode对象。由于TreeNode是Node的子类(通过继承LinkedHashMap.Entry),所以可以将TreeNode实例赋值给Node类型的数组元素。这样,table数组虽然声明为Node<K,V>[],但实际上可以持有TreeNode的实例,这就是多态的体现。 接下来需要考虑的是这种设计如何不影响HashMap的其他操作。例如,在查找或操作节点时,HashMap可能需要判断当前节点是Node还是TreeNode,从而调用不同的方法(如树节点的查找方法)。这时候可能通过instanceof检查类型,并做相应的类型转换。例如,在putVal方法中,当遇到TreeNode时,会调用TreeNode的putTreeVal方法,这时候就需要将Node强制转换为TreeNode来执行树的相关操作。 因此,类型兼容的关键在于继承关系和多态。TreeNode作为Node的子类,可以存储在Node数组中,而在需要时通过类型转换来访问TreeNode特有的方法。这可能涉及到设计模式中的策略,比如根据不同的节点类型执行不同的处理逻辑。 不过,我需要验证一下这个继承链是否正确。根据Java标准库的源码,HashMap.Node是实现了Map.Entry的基本节点类。LinkedHashMap.Entry继承自HashMap.Node,而TreeNode则继承自LinkedHashMap.Entry。因此,TreeNode确实是Node的子类,尽管中间隔了一个LinkedHashMap.Entry。这样,table数组中的每个元素可以是Node或其子类TreeNode的实例,所以在类型上是兼容的。 总结来说,HashMap通过继承关系实现多态,允许table数组中的元素既可以是Node也可以是TreeNode。当需要树化时,节点类型被替换为TreeNode,但由于继承关系,它们仍然可以以Node的形式存在于数组中。在具体操作时,通过类型检查和转换来处理树节点特有的逻辑。这样就实现了类型兼容,同时支持链表和树结构的切换。</think>在Java的`HashMap`实现中,`Node`和`TreeNode`的类型兼容性是通过**继承关系**和**多态**实现的。以下是具体分析: --- ### 1. **继承链分析** 根据源码结构: ```java // HashMap.Node 基础节点类 static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { ... } // LinkedHashMap.Entry 继承自 HashMap.Node static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> { ... } // TreeNode 继承自 LinkedHashMap.Entry static final class TreeNode<K,V> extends LinkedHashMap.Entry<K,V> { ... } ``` - **`TreeNode`是`Node`的间接子类**(通过`LinkedHashMap.Entry`继承`Node`)。 - 因此,`TreeNode`可以向上转型为`Node`,但反过来需要强制类型转换。 --- ### 2. **类型兼容的关键** `HashMap`的底层数组`table`声明为`Node<K,V>[]`,但实际存储时: ```java transient Node<K,V>[] table; // 实际存储 Node 或 TreeNode ``` - **多态机制**:由于`TreeNode`是`Node`的子类,`table`中可以存储`TreeNode`实例。 - **操作兼容**:所有对`Node`的操作(如`getKey()`、`getValue()`)在`TreeNode`中依然有效(继承自父类)。 --- ### 3. **树化时的类型替换** 当链表转为红黑树时: 1. **节点替换**:原链表的`Node`会被替换为`TreeNode`实例。 2. **类型兼容性**:`TreeNode`作为`Node`的子类,可以直接存入`Node[]`数组中。 3. **类型感知操作**:在需要树操作时(如插入、查找),通过`instanceof`判断节点类型,再强制转换为`TreeNode`调用树方法: ```java // 示例:HashMap.putVal() 中的逻辑 if (p instanceof TreeNode) { ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(...); // 强制转换后调用树方法 } ``` --- ### 4. **设计总结** - **向上转型**:`TreeNode`继承`Node`,天然支持多态存储。 - **向下转型**:在需要树操作时,通过类型检查和强制转换实现功能扩展。 - **解耦设计**:`Node`负责链表逻辑,`TreeNode`扩展树逻辑,二者通过继承共享基础功能。 --- ### 5. **实际代码验证** 在`HashMap`源码中,树化逻辑如下: ```java // 树化方法 treeifyBin() for (Node<K,V> e = b; e != null; e = e.next) { // 将每个 Node 替换为 TreeNode TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null); if (tl == null) hd = p; else { p.prev = tl; tl.next = p; } tl = p; } // 将链表头节点存入 table 数组 setTabAt(tab, index, hd); ``` - `replacementTreeNode()`将`Node`转为`TreeNode`,但最终仍以`Node`类型存入数组。 --- ### 总结 `HashMap`通过继承和多态,允许`TreeNode`以`Node`的形式存储在数组中,实现了类型兼容。当需要树操作时,通过类型检查和强制转换调用`TreeNode`特有方法。这种设计平衡了链表和树的性能需求,同时保证了代码的灵活性。
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