集合观）

原创 DrunkCoder 写bug咯 2019-09-21

3. HashMap基本世界观

第二小节介绍了什么是哈希表以及Java里面对应的实现类HashMap，本小节就来看看Java里面的HashMap如何使用。

3.1 put/存储

3.1.1 基本用法

往HashMap里面存储一个数据，需要调用其方法：

V put(K key, V value)

put方法接收两个参数：key和value， key会用来计算hash得到其存储位置，value就是要存储的值。

当使用key将一个value添加到HashMap里面，这个key对象本身的hashCode函数会被调用来计算hash值，我们来做一个实验：

首先我们生成一个KeyObject的类，用来作为HashMap的key
然后在KeyObject的hashCode添加日志，看看调用put的时候会不会输出

public class KeyObject {
    private int id;

    @Override
    public int hashCode() {
        System.out.println("Calling hashCode() function");
        return id;
    }

    public KeyObject(int id){
      this.id = id;
    }
}

我们会使用KeyObject来映射存储一个String的value值，如下：

public static void test_hashmap_put() {
    KeyObject key = new KeyObject(1);
    Map<KeyObject, String> map = new HashMap<>();
    map.put(key, "val");
}

上面代码会把数据存入HashMap，本身没有任何其他逻辑，但是执行上述代码的时候，我们会得到输出：

Calling hashCode() function

这个是为什么呢？

3.1.2 put流程（hashCode与hash的计算）

上一小节说到：key对象本身的hashCode函数会被调用来计算hash值，我们一步一步来看put的实现：

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

可以看到：

put会调用putVal
putVal里面会调用函数：hash（key）

来看看hash函数做了什么：

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

原来如此：

hash函数会调用key的hashCode api用来计算hash值
这里还会与h本身右移之后做异或（后面来分析index的如何生成）

这个也是上面KeyObject的hashCode函数会被调用的原因。

细心的人会好奇，在putVal函数里面，key已经用来计算hash值了，为什么后面第二个参数还是要传入key呢？

good question！！！

那是因为：

Java HashMap计算得到index之后，key和value都一起被存了
还记得我们再将HashMap存储结构到时候说到：Java HashMap存储到元素叫Entry，key和value一起被放到Entry里面存起来了

3.1.3 要点总结（面试常问）

put的存储过程，key的hashCode如何使用的
HashMap里面如何存储key的

3.2 get/检索

3.2.1 基本用法

在HashMap里面获取一个元素，需要调用其方法：

public V get(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

get 一个元素需要知道它被存入HashMap的时候的key，我们来看一个简单的demo：

public void test_hashmap_get() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("xiaoming", "清华大学");

    String val = map.get("xiaoming");
    System.out.println(val)
}

我们先构造一个String->String的map
然后才使用key：xiaoming存入value：清华大学
然后使用get，传入key：xiaoming检索
最后输出的是“清华大学”

3.2.2 get的流程（与put类似）

我们从源码看到，get的时候，依旧会使用key来计算hash值，这个就很容易理解了：
前后的hash值肯定要一致，才能找到要获取的元素。

3.3 从集合角度看HashMap

我们前面说，HashMap不是继承自Collection接口，但是HashMap提供了几种接口，可以把HashMap当作collection来对待。

3.3.1 Key集合

我们可以通过方法：keySet 得到map里面所有的keys

public void test_hashmap_keyset() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "xm");
    map.put("type", "student");

    Set<String> keys = map.keySet();
    System.out.println(keys.size())
    System.out.println(keys.contains("name"));
    System.out.println(keys.contains("type"));
}

通过keySet去修改key，同样会影响到HashMap本身，我们来实验以下：

public void test_hashmap_keyset_modify() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "xm");
    map.put("type", "student");
    //map size = 2
    System.out.println(map.size());

    Set<String> keys = map.keySet();
    keys.remove("name");
    //map size = 1
    System.out.println(map.size());
}

3.3.2 Values集合

同样地，可以通过values()方法得到map里面所有的values

 

public void test_hashmap_values() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "xm");
    map.put("type", "student");

    Collection<String> values = map.values();

    //size = 2
    System.out.println(values.size());
    //true
    System.out.println(values.contains("xm"));
    //true
    System.out.println(values.contains("student"));
}

同样地，通过values去修改value，同样会影响到HashMap本身。

3.3.3 Key-Value集合

一般，我们可以通过entrySet获取key和values的pairs集合。

public void test_hashmap_entryset() {
    Map<String, String> map = new HashMap<>();
    map.put("name", "xm");
    map.put("type", "student");

    Set<Entry<String, String>> entries = map.entrySet();

    System.out.println(entries.size());
    for (Entry<String, String> e : entries) {
        String key = e.getKey();
        String val = e.getValue();
        System.out.println(key);
        System.out.println(val);
    }
}

3.3.4 关于Map集合的角度的叨叨说明

HashMap存储的元素，本身无序的，所以我们上面测试代码，都是无序的
上面得到的key/value/key-value集合的迭代器，都是fail-fast的，即：得到迭代器之后，再修改会报异常
fail-fast的情况下，只能通过迭代器的remove函数来修改集合
hashmap的迭代效率要比tree map和linked hash map低，后面的文章我们来对比。

3.4 HashMap的遍历

HashMap至少可以说出四种遍历方式

3.4.1 迭代器遍历少林篇

直接使用EntrySet的迭代器来遍历，直接获取key & value，代码如下：

public static void traverseByEntrySet{
    Map<String,String> map = new HashMap();
    Iterator iter = map.entrySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      Map.Entry entry = (Map.Entry) iter.next();
      Object key = entry.getKey();
      Object val = entry.getValue();
  }
}

推荐使用这种方式，简单高效！

3.4.2 迭代器遍历峨眉派

使用keyset的迭代器来遍历，然后通过key获取value

public static void traverseByKeySet{
    Map<String,String> map = new HashMap();
    Iterator iter = map.keySet().iterator();
    while (iter.hasNext()) {
      Object key = iter.next();
      Object val = map.get(key);
  }
}

不推荐这种方式，遍历了key，还要通过get去获取value，多此一举！

3.4.3 foreach遍历武当篇

可以使用EntrySet，然后使用foreach遍历这个colleciton

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (Entry<String, String> entry : map.entrySet()) {
  entry.getKey();
  entry.getValue();
}

3.4.4 foreach遍历青城派

和3.4.2 迭代器遍历峨眉派 一样的道理，获取keyset，foreach遍历keyset，然后使用get获取value

Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
for (String key : map.keySet()) {
	map.get(key);
}

3.4.5 要点总结（面试常问）

面试常见问题：
四种方式有两种不推荐，效率也有差异，小伙伴你知道吗？
可以下去试试耗时

4. 小节

今天带来了HashMap的基本用法，但是里面的hash值和index如何转换的，它的容量、冲突等面试常见的还没有涉及，我们会在后面的文章一一道来。

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posted @ 2020-09-04 10:15 AlamZ 阅读(186) 评论(0) 编辑收藏举报

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