HashMap和HashSet

一）HashMap

1.Map接口

interface Map<K,V> {int size();//查看Map中的键值对个数boolean isEmpty();//是否为空boolean containsKey(Object key);//是否包含某个键boolean containsValue(Object value);//是否包含某个值V get(Object key);//根据键获取值，没找到返回nullV put(K key, V value);//保存键值对，如果原来有key，则覆盖并返回原来的值，原来没有这个键返回nullV remove(Object key);//根据键删除键值对，返回key原来的值，如果不存在，返回nullvoid putAll(Map<? extends K,? extends V> m);//保存m中所有的键值对到当前mapvoid clear();//清空Map中的所有键值对Set<K> keySet();//获取Map中所有键的集合Collection<V> values();//获取Map中所有值的集合Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();//获取Map中所有的键值对interface Entry<K,V> { //嵌套接口表示一个键值对K getKey();//获取键V getValue();//获取值V setValue(V value);//设置值boolean equals(Object o);int hashCode();}boolean equals(Object o);int hashCode();}

keySet()、values()、entrySet()有一个共同特点，它们返回的都是视图，

不是复制值，基于返回值的修改都会修改Map自身。例如：

map.keySet().clear();//会删除所有键值对

2.HashMap

构造方法：

public HashMap(int initialCapacity) public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

主要实例变量：

static final Entry<?,?>[] EMPTY_TABLE = {}; //table是一个Entry类型的数组，称为哈希表或者哈希桶， //其中每个元素指向一个单向链表，链表中的每个节点表示一个键值对 transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE; transient int size; //实际键值对个数 int threshold;//表示阈值，当键值对个数size大等于该值时考虑扩展 threshold = table.length *  loadFactor final float loadFactor;

Entry是一个内部类，构造方法：

static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final K key;V value;Entry<K,V> next; //指向下一个节点int hash; //key的hash值Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {value = v;next = n;key = k;hash = h; //存储hash值是为了在比较的时候加快速度}}

当添加键值对后，table就不是空表了，它会随着键值对的添加进行扩展，扩展的策略类似于ArrayList.

默认构造方法：

public HashMap() {this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } //其中DEFAULT_INITIAL_CAPACITY=16，DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75

调用了：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {this.loadFactor = loadFactor;threshold = initialCapacity; }

put方法：

public V put(K key, V value) {if(table == EMPTY_TABLE) {inflateTable(threshold);}if(key == null)return putForNullKey(value);int hash = hash(key); //计算key的hash值int i = indexFor(hash, table.length); //计算应该将这个键值对放入table中的哪个位置
//注意table是一个单向链表，现在在这个链表中查找是否已经有这个键for(Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {Object k;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);return null;}

 

final int hash(Object k) {int h = 0h ^= k.hashCode();h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); }

 

static int indexFor(int h, int length) {return h & (length-1);//等同于h%length }

 

如果是第一个保存，先调用inflateTable方法给table分配空间：

private void inflateTable(int toSize) {//Find a power of 2 >= toSizeint capacity = roundUpToPowerOf2(toSize); //capacity的默认值为16threshold = (int) Math.min(capacity * loadFactor, MAXIMUM_CAPACITY + 1); //默认为12table = new Entry[capacity];} void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {if((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {resize(2 * table.length);
hash = (null != key) ? hash(key) : 0;bucketIndex = indexFor(hash, table.length);}createEntry(hash, key, value, bucketIndex);} void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {Entry<K,V> e = table[bucketIndex];table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);size++; }

总结保存键值对过程：

1）计算键的哈希值

2）根据哈希值得到保存位置

3）插到对应位置的链表头部或更新已有值

4）根据需要扩展table大小

例子：

Map<String,Integer> countMap = new HashMap<>(); countMap.put("hello", 1); countMap.put("world", 3); countMap.put("position", 4);

 

 

 

3.查找方法

public V get(Object key) {if(key == null)return getForNullKey();Entry<K,V> entry = getEntry(key);return null == entry ? null : entry.getValue();}

 

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {if(size == 0) {return null;}//把key转换位hash值int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);//再把hash值换算为索引位置，快速查找for(Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];e != null; e = e.next) {Object k;if(e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))return e;}return null;}

 

containsKey()方法逻辑与之类似：

public boolean containsKey(Object key) {return getEntry(key) != null; }

HashMap可以方便高效地按键进行操作，但如果要按值进行操作，就要进行遍历：

public boolean containsValue(Object value) {if(value == null)return containsNullValue();Entry[] tab = table;for(int i = 0; i < tab.length ; i++)for(Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)if(value.equals(e.value))return true;return false;}

4.按键删除键值对

public V remove(Object key) {Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);return(e == null ? null : e.value); } final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {if(size == 0) {return null;}int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);int i = indexFor(hash, table.length);Entry<K,V> prev = table[i];Entry<K,V> e = prev;while(e != null) {Entry<K,V> next = e.next;Object k;if(e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {modCount++;size--;if(prev == e)table[i] = next;elseprev.next = next;e.recordRemoval(this);return e;}prev = e;e = next;}return e;}

5.实现原理总结

1）根据键获取和保存值的效率都很高，为O(1)，单向链表往往只有一个或

少数几个节点，根据hash值就可以快速直接定位;

2）HashMap中的键值对没有顺序，因为hash值是随机的。

注意，HashMap不是线程安全的，Java中还有一个类HashTable，它是Java最早实现的

容器类之一，实现了Map接口，实现原理与HashMap类似，但没有特别优化，它内部通过

synchronized实现了线程安全。另外，在HashMap中键和值都可以为null，而在HashTable

中不可以。在不需要并发安全的场景中推荐使用HashMap。高并发场景中，推荐使用ConcurrentHashMap。

根据哈希值存取对象、比较对象是计算机程序中的一种重要思维方式，它使得存取对象主要依赖于自身

的哈希值，而不是与其他对象进行比较，存取效率也与集合大小无关，高达O(1),即使是进行比较，也能

比较Hash值提高比较效率。

二）HashSet

1.概述

HashSet实现了Set接口。

Set接口表示的是没有重复元素，且不保证顺序的容器的接口，它扩展自Collection，

虽然没有定义任何新方法，不过对于其中的一些方法，它有自己的规范。

public interface Set<E> extends Collection<E> {int size();boolean isEmpty();boolean contains(Object o);//迭代遍历时不强制要求元素之间有特别的顺序//但某些Set实现可能有顺序，比如ThreeSetIterator<E> iterator();Object[] toArray();<T> T[] toArray(T[] a);//添加元素时，如果集合中已经存在相同元素了，则不会改变集合，直接返回false//只有不存在时才会添加，返回trueboolean add(E e);boolean remove(Object o);boolean containsAll(Collection<?> c);//重复的元素不添加，不重复的元素才添加，如果集合有变化，返回trueboolean addAll(Collection<? extends E> c);boolean retainAll(Collection<?> c);boolean removeAll(Collection<?> c);void clear();boolean equals(Object o);int hashCode(); }

构造方法与HashMap类似：

public HashSet() public HashSet(int initialCapacity) public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) public HashSet(Collection<? extends E> c)

与HashMap类似，HashSet要求元素重写hashCode与equals方法，且对于两个对象，

如果equals相同，则hashCode也必须相同。如果元素是自定义类特别要注意这一点。

public class Dog {private String name;private int number;public Dog(String name, int number) {this.name = name;this.number = number;}@Overridepublic String toString() {return "Name: " + name + " Number: " + number;} } Dog a = new Dog("King", 110);Dog b = new Dog("King", 110);HashSet<Dog> dogs = new HashSet<>();dogs.add(a);dogs.add(b);System.out.println("The set is " + dogs);//The set is [Name: King Number: 110, Name: King Number: 110]

2.实现原理

HashSet内部是用HashMap实现的，其内部有一个HashMap实例变量：

private transient HashMap<E,Object> map;

Map有键和值，HashSet相当于只有键，值都是相同的固定值，这个值定义为：

private static final Object PRESENT = new Object();

构造方法：

public HashSet() {map = new HashMap<>();} public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } public HashSet(Collection<? extends E> c) {map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));addAll(c); }

add方法：

public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null; }

检查是否包含：

public boolean contains(Object o) {return map.containsKey(o); }

删除：

public boolean remove(Object o) {return map.remove(o)==PRESENT; }

迭代器：

public Iterator<E> iterator() {return map.keySet().iterator(); }

3.HashSet特点总结

1）没有重复元素

2）没有顺序

3）可以高效地添加，删除，判断元素是否存在

转载于:https://www.cnblogs.com/Shadowplay/p/9969407.html

总结

以上是生活随笔为你收集整理的Java笔记（七）HashMap和HashSet的全部内容，希望文章能够帮你解决所遇到的问题。

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