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1.HashMap

1.1.HashMap遍历方法

public class CircleMap {

public static void main(String[] args) {

 

//创建HashMap对象

   HashMap<String, Integer> tempMap = new HashMap<String, Integer>();

//以<key,value>的形式向HashMap对象中添加数据。

//数据的存储数据与添加的顺序无关，与key值对应的hash值有关

   tempMap.put(“a”, 1);

   tempMap.put(“b”, 2);

   tempMap.put(“c”, 3);

 

   // 遍历方法一 hashmap entrySet() 遍历

   System.out.println(“方法一“);

   Iterator it = tempMap.entrySet().iterator();

   while (it.hasNext()) {

//HashMap里面静态内部类Entry对象

    Map.Entry entry = (Map.Entry) it.next();  

    Object key = entry.getKey();       //取得key值

    Object value = entry.getValue();   //取得value值

    System.out.println(“key=” + key + ” value=” + value);

   }

 

   // JDK1.5中,应用新特性For-Each循环

   // 遍历方法二

   System.out.println(“方法二“);

//for each方法遍历

   for (Map.Entry<String, Integer> entry : tempMap.entrySet()) {

    String key = entry.getKey().toString();  

    String value = entry.getValue().toString();

    System.out.println(“key=” + key + ” value=” + value);

   }

 

// 遍历方法三 hashmap keySet() 遍历

//map.keySet():表示包含HashMap中所有key的Collection对象

   System.out.println(“方法三“);

   for (Iterator i = tempMap.keySet().iterator(); i.hasNext();) {

    Object obj = i.next();   //获取下一个key值

    System.out.println(obj);// 循环输出key

    System.out.println(“key=” + obj + ” value=” + tempMap.get(obj));

   }

 

//map.values():表示包含HashMap中所有value的Collection对象

   for (Iterator i = tempMap.values().iterator(); i.hasNext();) {

    Object obj = i.next();  //获取下一个value值

    System.out.println(obj);// 循环输出value

   }

 

   // 遍历方法四 treemap keySet()遍历

   System.out.println(“方法四“);

//for each方法遍历

   for (Object o : tempMap.keySet()) {

//o对象的值属于key值。

//map.get(key)方法：通过key值获取value值

    System.out.println(“key=” + o + ” value=” + tempMap.get(o));

   }

 

   // java如何遍历HashMap <String, ArrayList> map = new HashMap <String,

   // ArrayList>();

   System.out

     .println(“java 遍历Map <String, ArrayList> map = new HashMap <String, ArrayList>();”);

   HashMap<String, ArrayList> map = new HashMap<String, ArrayList>();

   Set<String> keys = map.keySet();  //创建包含 所有key值得集合

   Iterator<String> iterator = keys.iterator();   //创建遍历所有key值得对象

   while (iterator.hasNext()) {

    String key = iterator.next();

   //将通过key参数获得对应的value值保存在ArrayList集合中

    ArrayList arrayList = map.get(key); 

    for (Object o : arrayList) {  //使用for each方法遍历ArrayList集合

    System.out.print(o + ” “);

   }

//使用List集合遍历HashMap

   HashMap<String, List> mapList = new HashMap<String, List>();

   for (Map.Entry entry : mapList.entrySet()) {

    String key = entry.getKey().toString();

    List<String> values = (List) entry.getValue();

    for (String value : values) {

    System.out.println(key + ” –> ” + value);

   }

 }

}

1.2.HashMap(哈希表)实现原理分析

哈希表的实现有几种方法：

1.2.1。HashMap的数据结构

 

 

HashMap是以键值对<key,value>的形式存储数据的。

从上图我们可以发现哈希表是由数组+链表组成的，一个长度为16的数组中，每个元素存储的是一个链表的头结点。那么这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。

HashMap怎么实现按键值对来存取数据呢？这里HashMap有做一些处理：

首先HashMap里面实现一个静态内部类Entry，其重要的属性有 key , value, next，从属性key,value我们就能很明显的看出来Entry就是HashMap键值对实现的一个基础bean，我们上面说到HashMap的基础就是一个线性数组，这个数组就是Entry[]，Map里面的内容都保存在Entry[]里面。

1.2.2.HashMap的存取实现

 

// 存储时:

// 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值
int hash = key.hashCode(); 

int index = hash % Entry[].length;
Entry[index] = value;

// 取值时:
int hash = key.hashCode();
int index = hash % Entry[].length;
return Entry[index];

 1）put：map.put(key,value)

疑问：如果两个key通过hash%Entry[].length得到的index相同，会不会有覆盖的危险？

这里HashMap里面用到链式数据结构的一个概念。上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry。例如，第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:Entry[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,Entry[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,Entry[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。也就是说数组中存储的是最后插入的元素。

HashMap<String , Double> map = new HashMap<String , Double>(); 
 map.put("语文" , 80.0); 
 map.put("数学" , 89.0); 
 map.put("英语" , 78.2); 

put(K key, V value)源代码：

 Entry[] table;

 public V put(K key, V value) {

        if (key == null)

            return putForNullKey(value); //null总是放在数组的第一个链表中

// 根据 key 的 keyCode 计算 Hash 值

        int hash = hash(key.hashCode());

// 搜索指定 hash 值在对应 table 中的索引

        int i = indexFor(hash, table.length);

        // 遍历链表：如果 i 索引处的 Entry 不为 null，通过循环不断遍历 e 元素的下一个元素

        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {

            Object k;

 //如果key在链表中已存在，则替换为新value

//<key,value>是一一映射的：相同的key对应相同的value值。

            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

                V oldValue = e.value;

                e.value = value;

                e.recordAccess(this);

                return oldValue;

            }

        }

        modCount++;

        addEntry(hash, key, value, i); // 将 key、value 添加到 i 索引处

        return null;

} 

//该方法仅用于添加一个key-value队

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

// 获取指定 bucketIndex 索引处的 Entry 

  Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

  // 将新创建的 Entry 放入 bucketIndex 索引处，并让新的 Entry 指向原来的 Entry

    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); //参数e, 是Entry.next

    //如果size超过threshold，则扩充table大小为原来的2倍。再散列

    if (size++ >= threshold)

            resize(2 * table.length);

}

当然HashMap里面也包含一些优化方面的实现，这里也说一下。比如：Entry[]的长度一定后，随着map里面数据的越来越长，这样同一个index的链就会很长，会不会影响性能？HashMap里面设置一个因子，随着map的size越来越大，Entry[]会以一定的规则加长长度。 根据上面 put 方法的源代码可以看出，当程序试图将一个 key-value 对放入 HashMap 中时，程序首先根据该 key 的 hashCode() 返回值决定该 Entry 的存储位置：如果两个 Entry 的 key 的 hashCode() 返回值相同，那它们的存储位置相同。如果这两个 Entry 的 key 通过 equals 比较返回 true，新添加 Entry 的 value 将覆盖集合中原有 Entry 的 value，但 key 不会覆盖。如果这两个 Entry 的 key 通过 equals 比较返回 false，新添加的 Entry 将与集合中原有 Entry 形成 Entry 链，而且新添加的 Entry 位于 Entry 链的头部。当向 HashMap 中添加 key-value 对，由其 key 的 hashCode() 返回值决定该 key-value 对（就是 Entry 对象）的存储位置。当两个 Entry 对象的 key 的 hashCode() 返回值相同时，将由 key 通过 eqauls() 比较值决定是采用覆盖行为（返回 true），还是产生 Entry 链（返回 false）。

2）get：value=map.get(key)

 public V get(Object key) {

 // 如果 key 是 null，调用 getForNullKey 取出对应的 value

        if (key == null)

            return getForNullKey();

// 根据该 key 的 hashCode 值计算它的 hash 码 

        int hash = hash(key.hashCode());

        //先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表

 // 直接取出 table 数组中指定索引处的值

        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];

             e != null;

             e = e.next) {

            Object k;

// 如果该 Entry 的 key 与被搜索 key 相同

            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))

                return e.value;

        }

        return null;

}

3）null key的存取

null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。

   private V putForNullKey(V value) {

        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

            if (e.key == null) {

                V oldValue = e.value;

                e.value = value;

                e.recordAccess(this);

                return oldValue;

            }

        }

        modCount++;

        addEntry(0, null, value, 0);

        return null;

    }

    private V getForNullKey() {

        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

            if (e.key == null)

                return e.value;

        }

        return null;

    }

4）确定数组index：hashcode % table.length取模

HashMap存取时，都需要计算当前key应该对应Entry[]数组哪个元素，即计算数组下标；算法如下：

 //Returns index for hash code h.

    static int indexFor(int h, int length) {

        return h & (length-1);

    }

按位取并，作用上相当于取模mod或者取余%。

这意味着数组下标相同，并不表示hashCode相同。

 

1.3. 解决hash冲突的办法

1. 开放定址法（线性探测再散列，二次探测再散列，伪随机探测再散列）

2. 再哈希法

3. 链地址法

4. 建立一个公共溢出区