Java Map – HashMap

Java 中的 HashMap 是一个集合类，它实现了Map接口。它用于存储k-v键值对，每个键都映射到Map中的某个值。

键是唯一的，这意味着我们只能在Map中插入一次键 ‘k’，不允许使用重复的 key，虽然一个值’v’可以映射到多个 key。

HashMap 是 JDK 中非常重要的一个类，其源码的阅读价值极大，强烈建议 Java 开发者吃透 HashMap。

java.util.HashMap 类

HashMap 层次结构

HashMap 特性

• HashMap 不能包含重复的键。
• HashMap 允许多个null值但只有一个null键。
• HashMap 是一个无序集合。它不保证元素的任何特定顺序。
• HashMap 不是线程安全的。对 HashMap 的并发修改必须显式同步，或者可以使用Collections.synchronizedMap(hashMap)来获取 HashMap 的同步版本。
• HashMap 只能使用关联的键检索值。
• HashMap 只存储对象引用，所以基本数据类型必须与其对应的包装类一起使用，如int将存储为Integer.
• HashMap 实现了Cloneable和Serializable接口。

HashMap 内部实现

HashMap 的工作原理是 hash 散列，散列是一种在将任何公式/算法应用于其属性后为任何变量/对象分配唯一码的方法。Java 中的每个对象都有它的哈希码，这样两个相等的对象必须一致地产生相同的哈希码。

HashMap.Entry 类

键值对存储为静态内部类，HashMap.Entry将键和值映射存储为内部类属性，键已标记为final。

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

Entry 类的所有实例都存储在一个数组中，声明为’transient Entry[] table’。对于要存储在 HashMap 中的每个键值，使用键的哈希码计算一个哈希值。该哈希值用于计算数组中用于存储 Entry 对象的索引。

在碰撞的情况下，其中多个键被映射到单个索引位置，形成一个链表来存储所有应该进入单个数组索引位置的键值对。

通过键检索值时，使用键的哈希码找到第一个索引位置，然后在链表中迭代所有元素，并通过使用它的equals()方法识别正确的键来找到正确的值对象。

Java HashMap 示例

添加键值对 put()

private static void test1(){
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Ada");
    map.put(2, "Bob");
    map.put(3, "Chery");

    System.out.println(map);
}

获取值 get()

private static void findMap(){
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Ada");
    map.put(2, "Bob");
    map.put(3, "Chery");

    // 通过 key 获取 value
    System.out.println(map.get(3));
    // 获取所有的 key ，返回一个列表
    System.out.println(map.keySet());
    // 获取虽有的 value，返回一个列表
    System.out.println(map.values());
    // 获取所有的键值对，返回一个列表
    System.out.println(map.entrySet());
}

通过key删除value remove()

private static void removeMap(){
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Ada");
    map.put(2, "Bob");
    map.put(3, "Chery");

    // 通过 key 删除一个元素
    System.out.println(map.remove(1));
    System.out.println(map);
    // 通过 key 删除一个元素一个不存在的元素
    System.out.println(map.remove(5));
    System.out.println(map);

    // 通过 Key 与 value 删除一个元素
    System.out.println(map.remove(2, "Bob"));
    System.out.println(map);

    // 通过 Key 与 value 删除一个元素，key 与 value 不匹配
    System.out.println(map.remove(3, "Jack"));
    System.out.println(map);

}

遍历所有元素

private static void forEachMap(){
    Map<Integer, String> map = new HashMap<>();
    map.put(1, "Ada");
    map.put(2, "Bob");
    map.put(3, "Chery");

    // 最常用的迭代方式
    for(Map.Entry<Integer, String> entry: map.entrySet()){
        System.out.println("key "+ entry.getKey() + ", value " + entry.getValue());
    }
    System.out.println("-------- 分割线 --------");

    // 迭代器方式
    Iterator<Map.Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator();
    while(iterator.hasNext()){
        Map.Entry<Integer, String> entry = iterator.next();
        System.out.println("key "+ entry.getKey() + ", value " + entry.getValue());
    }
    System.out.println("-------- 分割线 --------");
    // lambda 方式
    map.forEach((k,v) -> System.out.println("key "+ k + ", value " + v));
}

HashMap 重要方法