HashMap

在解析HashMap之前需要先了解基本的概念:

  • Map:Map是Key-Value键值对映射的抽象接口,该映射不包括重复的键,即一个键对应一个值。Map允许以键值keySet()、值集values()、键-值映射关系集entry()的形式查看某个映射的内容。
  • 数组:数组的存储方式在内存上分配固定的连续空间,查询速度快,时间复杂度为O(1);但是在插入和删除的时候需要移动数组 元素,所以插入、删除的时候速度慢,时间复杂度为O(n)。
  • 链表:链表的存储方式在内存上是不连续的,每个元素都保存着下一个元素的内存地址,铜鼓哦这个地址找到下个元素,所以链表在查询的时候速度慢,时间复杂度为O(n);在插入和删除的时候速度快,时间复杂度为O(1)。
  • Hash表哈希表的主干就是数组。通过哈希函数计算出键在哈希表中指定的存储位置,称为哈希地址,然后将值存储在这个哈希地址上,通过键就可以之间操作到值,查询、插入、删除等操作的时间复杂度都是O(1)。但是,哈希函数的好坏直接影响到哈希表的操作效率,如会出现浪费存储空间、出现大量冲突(即不同的键计算出来的存储位置是一样的)。那么如何解决冲突呢?常用的方法有如下两种:
  1. 链地址法(拉链法):采用数组和链表结合的方法,对哈希表中每个哈希地址建立一个线性表,将哈希地址相同的数据存储在线性表中,并将链表的头指针保存在数组中。
  2. 开放定址法
  • HashMap:采用拉链发解决哈希冲突。HashMap是非线程安全的,允许键、值为null,不保证有序,也不保证顺序不随时间变化(哈希表加倍扩容后,数据会有迁移)。

HashMap在JDK7与JDK8中的区别:

 JDK1.7JDK1.8
数据结构数组+链表数组+链表/红黑树
基本组成单元Entry数组Node数组
初始容量1616

说明:

  • 在JDK1.8中,如果链表的长度超过红黑树的值8,就将链表转化为红黑树;
  • 在HashMap的数据结构中,数组是HashMap的主体,链表和红黑树是为了解决冲突的;
  • 主干数组的长度一定是2的次幂;
  • HashMap中链表和红黑树出现的越少,性能越好;(如果根据key的hashcode定位到的数组位置不含链表,那么对于查找、添加操作很快,仅需一次寻址即可。如果定位到的数组包含链表,对于添加、需要首先遍历链表,存在及覆盖,否则新增;对于查找操作来讲,仍需遍历链表,然后通过key对象的equals方法进行逐一比对查找。)
  • 负载因子:默认是0.75,当HashMap当前使用容量大于等于当前大小*负载因子,自动扩容一倍的空间。例子:初始时HashMap的容量是16,16*0.75=12,如果往HashMap中存放的数量超过12时,该HashMap就会将容量扩大一倍。
  • 设置值:put(key,value)
  • 获取值:get(key)

 

 

 

### Java 中 HashMap 的使用方法 #### 1. **简介** `HashMap` 是 Java 集合框架中的一个重要类,用于存储键值对(key-value pair)。它的底层基于哈希表实现,提供了快速的查找、插入和删除操作。`HashMap` 不保证元素的顺序,并允许一个 `null` 键和多个 `null` 值。 #### 2. **基本操作** 以下是 `HashMap` 的一些常用方法及其功能: - **put(key, value)**: 将指定的键值对存入 `HashMap`。 - **get(key)**: 返回与指定键关联的值。 - **remove(key)**: 移除指定键对应的映射关系。 - **size()**: 返回 `HashMap` 中键值对的数量。 - **clone()**: 创建并返回该 `HashMap` 对象的一个副本。 - **isEmpty()**: 如果此 `HashMap` 映射不包含任何键值对,则返回 true。 这些方法的具体用法可以通过下面的例子来说明。 --- #### 3. **示例代码** ##### 示例 1: 添加键值对并获取大小 ```java // Java program to demonstrate the use of size() method in HashMap import java.util.*; public class SizeExample { public static void main(String[] args) { // Create an empty HashMap Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); // Add key-value pairs using put() map.put(10, "C"); map.put(20, "C++"); map.put(50, "JAVA"); map.put(40, "PHP"); map.put(30, "SFDC"); // Print the HashMap content System.out.println("HashMap Content: " + map); // Get the number of entries in the HashMap int size = map.size(); System.out.println("Size of HashMap: " + size); } } ``` 这段代码展示了如何向 `HashMap` 插入数据以及计算其大小[^1]。 --- ##### 示例 2: 删除特定键值对 ```java // Java program to demonstrate the removal operation in HashMap import java.util.*; public class RemoveExample { public static void main(String[] args) { // Initialize a HashMap with some data Map<Integer, String> map = new HashMap<>(); map.put(10, "C"); map.put(20, "C++"); map.put(50, "JAVA"); map.put(40, "PHP"); map.put(30, "SFDC"); // Display initial state System.out.println("Initial HashMap: " + map); // Remove entry associated with key '50' map.remove(50); // Show updated HashMap after deletion System.out.println("Updated HashMap after removing key '50': " + map); } } ``` 这里演示了如何移除某个键所对应的数据项[^2]。 --- ##### 示例 3: 复制一份新的 HashMap 实例 ```java // Example demonstrating cloning functionality within HashMaps. import java.util.*; public class CloneExample { public static void main(String[] args) { // Original HashMap creation and population HashMap<Integer, String> originalMap = new HashMap<>(); originalMap.put(10, "C"); originalMap.put(20, "C++"); originalMap.put(50, "JAVA"); originalMap.put(40, "PHP"); originalMap.put(30, "SFDC"); // Cloning process begins here HashMap<Integer, String> clonedMap = (HashMap<Integer, String>)originalMap.clone(); // Output both maps post-cloning action System.out.println("Original HashMap Contents: " + originalMap); System.out.println("Cloned HashMap Contents: " + clonedMap); } } ``` 本部分解释了复制现有 `HashMap` 的过程[^3]。 --- #### 4. **性能特点与其他注意事项** 由于 `HashSet` 内部依赖于 `HashMap` 来管理其成员集合,因此它们共享相似的时间复杂度特性——平均情况下 O(1),最坏情况取决于冲突处理机制[^4]。 --- ###
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