HashMap

本文深入解析HashMap的数据结构,包括其数组+链表的底层实现、数据容量调整机制、重构过程及hash算法。通过理解这些核心内容,可以帮助开发者更好地利用HashMap,并有效避免性能瓶颈。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

HashMap的数据结构

HashMap的底层数据结构为数组+链表,数组的元素类型为Entry,Entry本身是一个链表结构。在HashMap中可以看到如下的实例变量:
                   transient Entry[] table;

该变量即定义了HashMap的数据存储。


HashMap的数据容量

HashMap有一个经常被忽略的构造函数:

                  public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

参数initialCapacity定义数组table的长度,为2^initialCapacity;参数loadFactor定义装载因子,当HashMap.size()>=table.length*loadFactor时,table就会重构。initialCapacity的默认值为16,loadFactor的默认值为0.75,loadFactor越大,越节约内存,数组重组的概率越小,但hash冲突越高。


HashMap的重构

重构发生在HashMap.size()>=table.length*loadFactor时,得做两件事情:

      1、构建新数组,长度为原长度的2倍;

      2、对原数组中的元素重新逐个hash并存储到新数组中。


HashMap的hash算法

HashMap对key进行hash,然后将hash值和数组长度进行&运算,从而定位出数组table的下标i,在table[i]上存储的是链表Entry,遍历该链表,通过比较来判断该key是否存在。具体如下:

       1、计算key的hashcode,int h=key.hashCode();

       2、计算key在HashMap中的hashcode,int hm=hash(h);

           static int hash(int h) {
                 h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
                 return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
            }

       3、计算key的数组下标,int i=indexFor(hm);

           static int indexFor(int h, int length) {
                 return h & (length-1);
           }

       4、遍历链表table[i]判断key的存在性

            int hash = hash(key.hashCode());
            for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
                if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

                        //找到,存在

                 }

            }


总结:

要用好HashMap必须尽量避免数组重构和尽量减小hash冲突,但二者又是相互矛盾的,使用时得综合考虑,找到一个平衡点(loadFactor).

### 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]。 --- ###
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值