Java 集合系列10: HashMap深入解析(2)
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概述
這接著上一篇的文章的內(nèi)容。
第3.1部分 HashMap的“拉鏈法”相關(guān)內(nèi)容
3.1.1 HashMap數(shù)據(jù)存儲(chǔ)數(shù)組
transient Entry[] table;HashMap中的key-value都是存儲(chǔ)在Entry數(shù)組中的。
3.1.2 數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)Entry的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {final K key;V value;// 指向下一個(gè)節(jié)點(diǎn)Entry<K,V> next;final int hash;// 構(gòu)造函數(shù)。// 輸入?yún)?shù)包括"哈希值(h)", "鍵(k)", "值(v)", "下一節(jié)點(diǎn)(n)"Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {value = v;next = n;key = k;hash = h;}public final K getKey() {return key;}public final V getValue() {return value;}public final V setValue(V newValue) {V oldValue = value;value = newValue;return oldValue;}// 判斷兩個(gè)Entry是否相等// 若兩個(gè)Entry的“key”和“value”都相等,則返回true。// 否則,返回falsepublic final boolean equals(Object o) {if (!(o instanceof Map.Entry))return false;Map.Entry e = (Map.Entry)o;Object k1 = getKey();Object k2 = e.getKey();if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {Object v1 = getValue();Object v2 = e.getValue();if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))return true;}return false;}// 實(shí)現(xiàn)hashCode()public final int hashCode() {return (key==null ? ? 0 : key.hashCode()) ^(value==null ? 0 : value.hashCode());}public final String toString() {return getKey() + "=" + getValue();}// 當(dāng)向HashMap中添加元素時(shí),繪調(diào)用recordAccess()。// 這里不做任何處理void recordAccess(HashMap<K,V> m) {}// 當(dāng)從HashMap中刪除元素時(shí),繪調(diào)用recordRemoval()。// 這里不做任何處理void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {} }從中,我們可以看出 Entry 實(shí)際上就是一個(gè)單向鏈表。這也是為什么我們說HashMap是通過拉鏈法解決哈希沖突的。
Entry 實(shí)現(xiàn)了Map.Entry 接口,即實(shí)現(xiàn)getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()這些函數(shù)。這些都是基本的讀取/修改key、value值的函數(shù)。
第3.2部分 HashMap的構(gòu)造函數(shù)
HashMap共包括4個(gè)構(gòu)造函數(shù)
// 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)。 public HashMap() {// 設(shè)置“加載因子”this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;// 設(shè)置“HashMap閾值”,當(dāng)HashMap中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)量達(dá)到threshold時(shí),就需要將HashMap的容量加倍。threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);// 創(chuàng)建Entry數(shù)組,用來保存數(shù)據(jù)table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];init(); } // 指定“容量大小”和“加載因子”的構(gòu)造函數(shù) public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +initialCapacity);// HashMap的最大容量只能是MAXIMUM_CAPACITYif (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +loadFactor);// Find a power of 2 >= initialCapacityint capacity = 1;while (capacity < initialCapacity)capacity <<= 1;// 設(shè)置“加載因子”this.loadFactor = loadFactor;// 設(shè)置“HashMap閾值”,當(dāng)HashMap中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的數(shù)量達(dá)到threshold時(shí),就需要將HashMap的容量加倍。threshold = (int)(capacity * loadFactor);// 創(chuàng)建Entry數(shù)組,用來保存數(shù)據(jù)table = new Entry[capacity];init(); } // 指定“容量大小”的構(gòu)造函數(shù) public HashMap(int initialCapacity) {this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR); } // 包含“子Map”的構(gòu)造函數(shù) public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);// 將m中的全部元素逐個(gè)添加到HashMap中putAllForCreate(m); }第3.3部分 HashMap的主要對(duì)外接口
3.3.1 clear()
clear() 的作用是清空HashMap。它是通過將所有的元素設(shè)為null來實(shí)現(xiàn)的。
public void clear() {modCount++;Entry[] tab = table;for (int i = 0; i < tab.length; i++)tab[i] = null;size = 0; }3.3.2 containsKey()
containsKey() 的作用是判斷HashMap是否包含key。
public boolean containsKey(Object key) {return getEntry(key) != null; }containsKey() 首先通過getEntry(key)獲取key對(duì)應(yīng)的Entry,然后判斷該Entry是否為null。
getEntry()的源碼如下:
getEntry() 的作用就是返回“鍵為key”的鍵值對(duì),它的實(shí)現(xiàn)源碼中已經(jīng)進(jìn)行了說明。
這里需要強(qiáng)調(diào)的是:HashMap將“key為null”的元素都放在table的位置0處,即table[0]中;“key不為null”的放在table的其余位置!
3.3.3 containsValue()
containsValue() 的作用是判斷HashMap是否包含“值為value”的元素。
public boolean containsValue(Object value) {// 若“value為null”,則調(diào)用containsNullValue()查找if (value == null)return containsNullValue();// 若“value不為null”,則查找HashMap中是否有值為value的節(jié)點(diǎn)。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; }從中,我們可以看出containsNullValue()分為兩步進(jìn)行處理:第一,若“value為null”,則調(diào)用containsNullValue()。第二,若“value不為null”,則查找HashMap中是否有值為value的節(jié)點(diǎn)。
containsNullValue() 的作用判斷HashMap中是否包含“值為null”的元素。
private boolean containsNullValue() {Entry[] tab = table;for (int i = 0; i < tab.length ; i++)for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)if (e.value == null)return true;return false; }3.3.4 entrySet()、values()、keySet()
它們3個(gè)的原理類似,這里以entrySet()為例來說明。
entrySet()的作用是返回“HashMap中所有Entry的集合”,它是一個(gè)集合。實(shí)現(xiàn)代碼如下:
HashMap是通過拉鏈法實(shí)現(xiàn)的散列表。表現(xiàn)在HashMap包括許多的Entry,而每一個(gè)Entry本質(zhì)上又是一個(gè)單向鏈表。那么HashMap遍歷key-value鍵值對(duì)的時(shí)候,是如何逐個(gè)去遍歷的呢?
下面我們就看看HashMap是如何通過entrySet()遍歷的。
entrySet()實(shí)際上是通過newEntryIterator()實(shí)現(xiàn)的。 下面我們看看它的代碼:
當(dāng)我們通過entrySet()獲取到的Iterator的next()方法去遍歷HashMap時(shí),實(shí)際上調(diào)用的是 nextEntry() 。而nextEntry()的實(shí)現(xiàn)方式,先遍歷Entry(根據(jù)Entry在table中的序號(hào),從小到大的遍歷);然后對(duì)每個(gè)Entry(即每個(gè)單向鏈表),逐個(gè)遍歷。
3.3.5 get()
get() 的作用是獲取key對(duì)應(yīng)的value,它的實(shí)現(xiàn)代碼如下:
public V get(Object key) {if (key == null)return getForNullKey();// 獲取key的hash值int hash = hash(key.hashCode());// 在“該hash值對(duì)應(yīng)的鏈表”上查找“鍵值等于key”的元素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.equals(k)))return e.value;}return null; }3.3.6 put()
put() 的作用是對(duì)外提供接口,讓HashMap對(duì)象可以通過put()將“key-value”添加到HashMap中。
public V put(K key, V value) {// 若“key為null”,則將該鍵值對(duì)添加到table[0]中。if (key == null)return putForNullKey(value);// 若“key不為null”,則計(jì)算該key的哈希值,然后將其添加到該哈希值對(duì)應(yīng)的鏈表中。int hash = hash(key.hashCode());int i = indexFor(hash, table.length);for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {Object k;// 若“該key”對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)已經(jīng)存在,則用新的value取代舊的value。然后退出!if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {V oldValue = e.value;e.value = value;e.recordAccess(this);return oldValue;}}// 若“該key”對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)不存在,則將“key-value”添加到table中modCount++;addEntry(hash, key, value, i);return null; }若要添加到HashMap中的鍵值對(duì)對(duì)應(yīng)的key已經(jīng)存在HashMap中,則找到該鍵值對(duì);然后新的value取代舊的value,并退出!
若要添加到HashMap中的鍵值對(duì)對(duì)應(yīng)的key不在HashMap中,則將其添加到該哈希值對(duì)應(yīng)的鏈表中,并調(diào)用addEntry()。
下面看看addEntry()的代碼:
addEntry() 的作用是新增Entry。將“key-value”插入指定位置,bucketIndex是位置索引。
說到addEntry(),就不得不說另一個(gè)函數(shù)createEntry()。createEntry()的代碼如下:
void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {// 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中Entry<K,V> e = table[bucketIndex];// 設(shè)置“bucketIndex”位置的元素為“新Entry”,// 設(shè)置“e”為“新Entry的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)”table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);size++; }它們的作用都是將key、value添加到HashMap中。而且,比較addEntry()和createEntry()的代碼,我們發(fā)現(xiàn)addEntry()多了兩句:
if (size++ >= threshold)resize(2 * table.length);那它們的區(qū)別到底是什么呢?
閱讀代碼,我們可以發(fā)現(xiàn),它們的使用情景不同。
(01) addEntry()一般用在 新增Entry可能導(dǎo)致“HashMap的實(shí)際容量”超過“閾值”的情況下。
 ? ? ? 例如,我們新建一個(gè)HashMap,然后不斷通過put()向HashMap中添加元素;put()是通過addEntry()新增Entry的。
 ? ? ? 在這種情況下,我們不知道何時(shí)“HashMap的實(shí)際容量”會(huì)超過“閾值”;
 ? ? ? 因此,需要調(diào)用addEntry()
(02) createEntry() 一般用在 新增Entry不會(huì)導(dǎo)致“HashMap的實(shí)際容量”超過“閾值”的情況下。
 ? ? ? ?例如,我們調(diào)用HashMap“帶有Map”的構(gòu)造函數(shù),它繪將Map的全部元素添加到HashMap中;
 ? ? ? 但在添加之前,我們已經(jīng)計(jì)算好“HashMap的容量和閾值”。也就是,可以確定“即使將Map中的全部元素添加到HashMap中,都不會(huì)超過HashMap的閾值”。
 ? ? ? 此時(shí),調(diào)用createEntry()即可。
3.3.7 putAll()
putAll() 的作用是將"m"的全部元素都添加到HashMap中,它的代碼如下:
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {// 有效性判斷int numKeysToBeAdded = m.size();if (numKeysToBeAdded == 0)return;// 計(jì)算容量是否足夠,// 若“當(dāng)前實(shí)際容量 < 需要的容量”,則將容量x2。if (numKeysToBeAdded > threshold) {int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;int newCapacity = table.length;while (newCapacity < targetCapacity)newCapacity <<= 1;if (newCapacity > table.length)resize(newCapacity);}// 通過迭代器,將“m”中的元素逐個(gè)添加到HashMap中。for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();put(e.getKey(), e.getValue());} }3.3.8 remove()
remove() 的作用是刪除“鍵為key”元素
public V remove(Object key) {Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);return (e == null ? null : e.value); } // 刪除“鍵為key”的元素 final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {// 獲取哈希值。若key為null,則哈希值為0;否則調(diào)用hash()進(jìn)行計(jì)算int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());int i = indexFor(hash, table.length);Entry<K,V> prev = table[i];Entry<K,V> e = prev;// 刪除鏈表中“鍵為key”的元素// 本質(zhì)是“刪除單向鏈表中的節(jié)點(diǎn)”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; }第3.4部分 HashMap實(shí)現(xiàn)的Cloneable接口
HashMap實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口,即實(shí)現(xiàn)了clone()方法。
clone()方法的作用很簡(jiǎn)單,就是克隆一個(gè)HashMap對(duì)象并返回。
第3.5部分 HashMap實(shí)現(xiàn)的Serializable接口
HashMap實(shí)現(xiàn)java.io.Serializable,分別實(shí)現(xiàn)了串行讀取、寫入功能。
串行寫入函數(shù)是writeObject(),它的作用是將HashMap的“總的容量,實(shí)際容量,所有的Entry”都寫入到輸出流中。
而串行讀取函數(shù)是readObject(),它的作用是將HashMap的“總的容量,實(shí)際容量,所有的Entry”依次讀出
第4部分 HashMap遍歷方式
4.1 遍歷HashMap的鍵值對(duì)
第一步:根據(jù)entrySet()獲取HashMap的“鍵值對(duì)”的Set集合。
第二步:通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
4.2 遍歷HashMap的鍵
第一步:根據(jù)keySet()獲取HashMap的“鍵”的Set集合。
第二步:通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
4.3 遍歷HashMap的值
第一步:根據(jù)value()獲取HashMap的“值”的集合。
第二步:通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
遍歷測(cè)試程序如下:
import java.util.Map; import java.util.Random; import java.util.Iterator; import java.util.HashMap; import java.util.HashSet; import java.util.Map.Entry; import java.util.Collection; /** @desc 遍歷HashMap的測(cè)試程序。* ? (01) 通過entrySet()去遍歷key、value,參考實(shí)現(xiàn)函數(shù):* ? ? ? ?iteratorHashMapByEntryset()* ? (02) 通過keySet()去遍歷key、value,參考實(shí)現(xiàn)函數(shù):* ? ? ? ?iteratorHashMapByKeyset()* ? (03) 通過values()去遍歷value,參考實(shí)現(xiàn)函數(shù):* ? ? ? ?iteratorHashMapJustValues()** @author skywang*/ public class HashMapIteratorTest {public static void main(String[] args) {int val = 0;String key = null;Integer value = null;Random r = new Random();HashMap map = new HashMap();for (int i=0; i<12; i++) {// 隨機(jī)獲取一個(gè)[0,100)之間的數(shù)字val = r.nextInt(100);key = String.valueOf(val);value = r.nextInt(5);// 添加到HashMap中map.put(key, value);System.out.println(" key:"+key+" value:"+value);}// 通過entrySet()遍歷HashMap的key-valueiteratorHashMapByEntryset(map) ;// 通過keySet()遍歷HashMap的key-valueiteratorHashMapByKeyset(map) ;// 單單遍歷HashMap的valueiteratorHashMapJustValues(map); ? ? ? ?}/** 通過entry set遍歷HashMap* 效率高!*/private static void iteratorHashMapByEntryset(HashMap map) {if (map == null)return ;System.out.println("\niterator HashMap By entryset");String key = null;Integer integ = null;Iterator iter = map.entrySet().iterator();while(iter.hasNext()) {Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();key = (String)entry.getKey();integ = (Integer)entry.getValue();System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());}}/** 通過keyset來遍歷HashMap* 效率低!*/private static void iteratorHashMapByKeyset(HashMap map) {if (map == null)return ;System.out.println("\niterator HashMap By keyset");String key = null;Integer integ = null;Iterator iter = map.keySet().iterator();while (iter.hasNext()) {key = (String)iter.next();integ = (Integer)map.get(key);System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());}}/** 遍歷HashMap的values*/private static void iteratorHashMapJustValues(HashMap map) {if (map == null)return ;Collection c = map.values();Iterator iter= c.iterator();while (iter.hasNext()) {System.out.println(iter.next());}} }第5部分 HashMap示例
下面通過一個(gè)實(shí)例學(xué)習(xí)如何使用HashMap
import java.util.Map; import java.util.Random; import java.util.Iterator; import java.util.HashMap; import java.util.HashSet; import java.util.Map.Entry; import java.util.Collection; /** @desc HashMap測(cè)試程序* ? ? ? ?* @author skywang*/ public class HashMapTest {public static void main(String[] args) {testHashMapAPIs();}private static void testHashMapAPIs() {// 初始化隨機(jī)種子Random r = new Random();// 新建HashMapHashMap map = new HashMap();// 添加操作map.put("one", r.nextInt(10));map.put("two", r.nextInt(10));map.put("three", r.nextInt(10));// 打印出mapSystem.out.println("map:"+map );// 通過Iterator遍歷key-valueIterator iter = map.entrySet().iterator();while(iter.hasNext()) {Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue());}// HashMap的鍵值對(duì)個(gè)數(shù) ? ? ? ?System.out.println("size:"+map.size());// containsKey(Object key) :是否包含鍵keySystem.out.println("contains key two : "+map.containsKey("two"));System.out.println("contains key five : "+map.containsKey("five"));// containsValue(Object value) :是否包含值valueSystem.out.println("contains value 0 : "+map.containsValue(new Integer(0)));// remove(Object key) : 刪除鍵key對(duì)應(yīng)的鍵值對(duì)map.remove("three");System.out.println("map:"+map );// clear() : 清空HashMapmap.clear();// isEmpty() : HashMap是否為空System.out.println((map.isEmpty()?"map is empty":"map is not empty") );} }(某一次)運(yùn)行結(jié)果:
map:{two=7, one=9, three=6} next : two - 7 next : one - 9 next : three - 6 size:3 contains key two : true contains key five : false contains value 0 : false map:{two=7, one=9} map is empty出處:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3310835.html
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總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的Java 集合系列10: HashMap深入解析(2)的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
                            
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