HashMap

HashMap集合：

    1 HashMap集合底层是哈希表/散列表的数据结构。

    2 哈希表是一个怎样的数据结构呢？

        哈希表是一个数组和单向链表的结合体。

        数组：在查询方面效率很高，随机增删方面效率较低。

        单向链表：在随机增删方面效率较高，在查询方面效率较低。

        哈希表将以上的两种数据结构融合在一起，充分发挥他们各自的优点。

    3 HashMap底层的源代码：

        public class HashMap{

        

            // HashMap底层实际上就是一个数组。（一维数组）

            transient Node<K,V>[] table;

            

            // 静态的内部类HashMap.Node

            static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

                final int hash; // 哈希值（哈希值是key的hashCode()方法的执行结果。hash值通过哈希函数/算法，可以转换存储为数组的下标。）

                final K key; // 存到Map集合中的那个key

                V value; // 存储到Map集合中的那个value

                Node<K,V> next; // 下一个节点的内存地址

            }

            哈希表/散列表：一维数组，这个数组中每一个元素是一个单向链表。（数组和链表的结合体）

            

    4 最主要掌握的是：

        map.put(k,v)

        v = map.get(k)

        以上这两个方法的实现原理，是必须掌握的。

        

    5 HashMap集合的key部分特点：

        无序，不可重复。

        为什么无序？因为不一定挂到哪个单向链表上。

        不可重复是怎么保证的？equals方法来保证HashMap集合的key不可重复。

        如果key重复了，value会覆盖。

        

        放在HashMap集合key部分的元素其实就是放到了HashSet集合中了。

        所以HashMap集合中的元素也需要同时重写hashCode()+equals()方法。

    

    6 哈希表HashMap使用不当时无法发挥性能！

        假设将所有的hashCode()方法返回值固定为某个值，那么会导致底层哈希表变成了纯单向链表。

        这种情况我们称为：散列分布不均匀

        

        什么是散列分布均匀？

            假设有100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的。是散列分布均匀的。

            

        假设将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，可以吗？有什么问题？

            不行，因为这样的话导致底层哈希表就成为了一维数组了，没有链表的概念了。

            也是散列分布不均匀。

            

        散列分布均匀需要你重写hashCode()方法时有一定的技巧。

        

    7 重点：放在HashMap集合key部分的元素，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode和equals方法。

    

    8 HashMap集合的默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75

        这个默认加载因子是当HashMap底层数组的容量达到75%的时候，数组开始扩容。

        重点，记住：HashMap集合初始化容量必须是2的倍数，这也是官方推荐的，这是因为达到单列分布均匀，为了提高HashMap集合的存取效率，所必需的。

        

    9 HashMap在初始化的过程中

 

 

    1 向Map集合中存，以及从Map集合中取，都是先调用key的hashCode方法，然后在调用equals方法。

    equals方法有可能调用，也有可能不调用。

        拿put(k,v)方法举例,什么时候equals不会调用？

            k.hashCode()方法返回哈希值，

            哈希值经过哈希算法转成数组下标，

            数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。

        

        拿get(k),什么时候equals不会调用？

            k.hashCode()方法返回哈希值，

            哈希值经过哈希算法转成数组下标，

            数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。

        

    2 注意：如果一个类的equals方法重写了，那么hashCode()方法必须重写。

        并且equals方法返回的如果是true，hashCode()方法返回的值必须一样的。

        equals方法返回true表示两个对象相同，在同一个单向链表上比较。

        那么对于同一个单向链表上的节点来说，他们的哈希值都是相同的。

        所以hashCode()方法的返回值也应该相同。

    

    3 hashCode()方法和equals()方法不用研究了，直接使用IDEA工具生成，但是这两个方法需要同时生成。

 

 

    4 终极结论：

        放在HashMap集合key部分的，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode方法和equals方法。

 

 

 

HashMap内存图：

 

 

案例：

package com.javaSe.Map;


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;


/*
HashMap集合：
    1 HashMap集合底层是哈希表/散列表的数据结构。
    2 哈希表是一个怎样的数据结构呢？
        哈希表是一个数组和单向链表的结合体。
        数组：在查询方面效率很高，随机增删方面效率较低。
        单向链表：在随机增删方面效率较高，在查询方面效率较低。
        哈希表将以上的两种数据结构融合在一起，充分发挥他们各自的优点。
    3 HashMap底层的源代码：
        public class HashMap{
        
            // HashMap底层实际上就是一个数组。（一维数组）
            transient Node<K,V>[] table;
            
            // 静态的内部类HashMap.Node
            static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
                final int hash; // 哈希值（哈希值是key的hashCode()方法的执行结果。hash值通过哈希函数/算法，可以转换存储为数组的下标。）
                final K key; // 存到Map集合中的那个key
                V value; // 存储到Map集合中的那个value
                Node<K,V> next; // 下一个节点的内存地址
            }
            哈希表/散列表：一维数组，这个数组中每一个元素是一个单向链表。（数组和链表的结合体）
            
    4 最主要掌握的是：
        map.put(k,v)
        v = map.get(k)
        以上这两个方法的实现原理，是必须掌握的。
        
    5 HashMap集合的key部分特点：
        无序，不可重复。
        为什么无序？因为不一定挂到哪个单向链表上。
        不可重复是怎么保证的？equals方法来保证HashMap集合的key不可重复。
        如果key重复了，value会覆盖。
        
        放在HashMap集合key部分的元素其实就是放到了HashSet集合中了。
        所以HashMap集合中的元素也需要同时重写hashCode()+equals()方法。
    
    6 哈希表HashMap使用不当时无法发挥性能！
        假设将所有的hashCode()方法返回值固定为某个值，那么会导致底层哈希表变成了纯单向链表。
        这种情况我们称为：散列分布不均匀
        
        什么是散列分布均匀？
            假设有100个元素，10个单向链表，那么每个单向链表上有10个节点，这是最好的。是散列分布均匀的。
            
        假设将所有的hashCode()方法返回值都设定为不一样的值，可以吗？有什么问题？
            不行，因为这样的话导致底层哈希表就成为了一维数组了，没有链表的概念了。
            也是散列分布不均匀。
            
        散列分布均匀需要你重写hashCode()方法时有一定的技巧。
        
    7 重点：放在HashMap集合key部分的元素，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode和equals方法。
    
    8 HashMap集合的默认初始化容量是16，默认加载因子是0.75
        这个默认加载因子是当HashMap底层数组的容量达到75%的时候，数组开始扩容。
        重点，记住：HashMap集合初始化容量必须是2的倍数，这也是官方推荐的，这是因为达到单列分布均匀，为了提高HashMap集合的存取效率，所必需的。
        
    9 HashMap在初始化的过程中
*/
public class HashMapTest01 {
    public static void main(String[] args) {
        
        // 测试HashMap集合key部分的元素特点
        // Integer是key，他的hashCode和equals都重写了。
        // String的hashCode和equals也都重写了。
        Map<Integer,String> map = new HashMap<>();
        map.put(1111,"zhangsan");
        map.put(2222,"lisi");
        map.put(3333,"wangwu");
        map.put(4444,"liuliu");
        map.put(4444,"king");// key重复的时候value会自动覆盖。
    
        System.out.println(map.size()); //4
        
        Set<Map.Entry<Integer,String>> set = map.entrySet();
        for(Map.Entry<Integer,String> entry :set){
            // 验证结果：HashMap集合key部分元素：无序不可重复。
            System.out.println(entry.getKey() + "=" + entry.getValue());
        }
        
    }
}

 

案例2：

package com.javaSe.Map;


import com.javaSe.Map.bean.Student;


import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/*
1 向Map集合中存，以及从Map集合中取，都是先调用key的hashCode方法，然后在调用equals方法。
equals方法有可能调用，也有可能不调用。
    拿put(k,v)方法举例,什么时候equals不会调用？
        k.hashCode()方法返回哈希值，
        哈希值经过哈希算法转成数组下标，
        数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。
        
    拿get(k),什么时候equals不会调用？
        k.hashCode()方法返回哈希值，
        哈希值经过哈希算法转成数组下标，
        数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。
        
2 注意：如果一个类的equals方法重写了，那么hashCode()方法必须重写。
    并且equals方法返回的如果是true，hashCode()方法返回的值必须一样的。
    equals方法返回true表示两个对象相同，在同一个单向链表上比较。
    那么对于同一个单向链表上的节点来说，他们的哈希值都是相同的。
    所以hashCode()方法的返回值也应该相同。
    
3 hashCode()方法和equals()方法不用研究了，直接使用IDEA工具生成，但是这两个方法需要同时生成。


4 终极结论：
    放在HashMap集合key部分的，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode方法和equals方法。
*/
public class HashMapTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student("zhangsan");
        Student s2 = new Student("zhangsan");
        
        // 重写equals方法之前是false
        // System.out.println(s1.equals(s2));
    
        // 重写equals方法之后是true
        System.out.println(s1.equals(s2)); // true （s1 和 s2 表示相等）
    
        System.out.println("s1的hashCode = " + s1.hashCode()); //284720968 重写hashCode之后  值变成了-1432604525
        System.out.println("s2的hashCode = " + s2.hashCode()); //122883338 重写hashCode之后  值变成了-1432604525
        
        // s1.equals(s2)结果已经是true了，表示s1和s2是一样的，相同的，那么往HashSet集合中放的话，按说只能放进去1个。（HashSet集合特点：无序不可能重复。）
        
        Set<Student> studentSet = new HashSet<>();
        studentSet.add(s1);
        studentSet.add(s2);
        System.out.println(studentSet.size()); // 这个结果按说应该是1,但是结果是2，显然不符合HashSet存储特点。怎么办？
    
    }
}

 

Product对象：

package com.javaSe.Map.bean;


import java.util.Objects;


public class Product {
    private int no;
    private String name;
    
    public Product() {
    }
    
    public Product(int no, String name) {
        this.no = no;
        this.name = name;
    }
    
    public int getNo() {
        return no;
    }
    
    public void setNo(int no) {
        this.no = no;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    // 重写hashCode + equals
    // 假设业务要求：商品编号和商品名字都相同时，表示同一件商品。
    
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Product product = (Product) o;
        return no == product.no &&
                Objects.equals(name, product.name);
    }
    
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(no, name);
    }
}

 

 

Student对象：

package com.javaSe.Map.bean;


import java.util.Objects;


public class Student {
    private String name;
    
    public Student() {
    }
    
    public Student(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    public String getName() {
        return name;
    }
    
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    
    // hashCode
    // equals（如果名字一样，表示是同一个学生。）
    
    /*public boolean equals(Object o) {
       if(null == o && !(o instanceof Student)) return false;
       if(o == this) return true;
       Student s = (Student)o;
       return this.name.equals(s.name);
    }*/
    
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Student student = (Student) o;
        return name.equals(student.name);
    }
    
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name);
    }
}

 

 

案例：

package com.javaSe.Map;


import com.javaSe.Map.bean.Student;


import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/*
1 向Map集合中存，以及从Map集合中取，都是先调用key的hashCode方法，然后在调用equals方法。
equals方法有可能调用，也有可能不调用。
    拿put(k,v)方法举例,什么时候equals不会调用？
        k.hashCode()方法返回哈希值，
        哈希值经过哈希算法转成数组下标，
        数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。
        
    拿get(k),什么时候equals不会调用？
        k.hashCode()方法返回哈希值，
        哈希值经过哈希算法转成数组下标，
        数组下标位置上如果是null，equals不需要执行。
        
2 注意：如果一个类的equals方法重写了，那么hashCode()方法必须重写。
    并且equals方法返回的如果是true，hashCode()方法返回的值必须一样的。
    equals方法返回true表示两个对象相同，在同一个单向链表上比较。
    那么对于同一个单向链表上的节点来说，他们的哈希值都是相同的。
    所以hashCode()方法的返回值也应该相同。
    
3 hashCode()方法和equals()方法不用研究了，直接使用IDEA工具生成，但是这两个方法需要同时生成。


4 终极结论：
    放在HashMap集合key部分的，以及放在HashSet集合中的元素，需要同时重写hashCode方法和equals方法。
    
5 对于哈希表数据结构来说：
    如果o1和o2的hash值相同，一定是放到同一个单向链表上。
    当然如果o1和o2的hash值不同，但由于哈希算法执行结束之后转换的数组下标可能相同，此时会发生“哈希碰撞”。
*/
public class HashMapTest02 {
    public static void main(String[] args) {
        Student s1 = new Student("zhangsan");
        Student s2 = new Student("zhangsan");
        
        // 重写equals方法之前是false
        // System.out.println(s1.equals(s2));
    
        // 重写equals方法之后是true
        System.out.println(s1.equals(s2)); // true （s1 和 s2 表示相等）
    
        System.out.println("s1的hashCode = " + s1.hashCode()); //284720968 重写hashCode之后  值变成了-1432604525
        System.out.println("s2的hashCode = " + s2.hashCode()); //122883338 重写hashCode之后  值变成了-1432604525
        
        // s1.equals(s2)结果已经是true了，表示s1和s2是一样的，相同的，那么往HashSet集合中放的话，按说只能放进去1个。（HashSet集合特点：无序不可能重复。）
        
        Set<Student> studentSet = new HashSet<>();
        studentSet.add(s1);
        studentSet.add(s2);
        System.out.println(studentSet.size()); // 这个结果按说应该是1,但是结果是2，显然不符合HashSet存储特点。怎么办？
    
    }
}

 

 

案例：

package com.javaSe.Map;


import java.util.HashMap;
import java.util.Map;


/*
HashMap集合key部分允许为null吗？
    允许
    但是要注意：HashMap集合的key null值只能有一个。
    有可能面试的时候会遇到这个问题。
*/
public class HashMapTest03 {
    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer,String> map = new HashMap<>();
        // HashMap集合允许key为null
        map.put(null,null);
        System.out.println(map.size()); // 1
        
        // key重复的话value是覆盖!
        map.put(null,"100");
        System.out.println(map.size()); // 1
        
        // 通过key获取value吗？
        System.out.println(map.get(null)); // 100
        
        
    }
}