Java HashMap详细介绍和使用示例

①对HashMap的整体认识

HashMap是一个散列表，它存储的内容是键值对（key-value）映射。

HashMap继承于AbstractMap,实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。

HashMap的实现是不同步的，这意味着它不是线程安全的。它的key,value都可以是null。此外，HashMap中的映射不是有序的。

HashMap的实例有两个参数影响其性能：“初始容量”和“加载因子”。初始容量是哈希表在创建时的容量。加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。通常默认加载因子是0.75，这是在时间和空间成本上寻求一种折衷。

②HashMap的构造函数

// 默认构造函数。
HashMap()

// 指定“容量大小”的构造函数
HashMap(int capacity)

// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
HashMap(int capacity, float loadFactor)

// 包含“子Map”的构造函数
HashMap(Map<? extends K, ? extends V> map)

③HashMap的API

void                 clear()
Object               clone()
boolean              containsKey(Object key)
boolean              containsValue(Object value)
Set<Entry<K, V>>     entrySet()
V                    get(Object key)
boolean              isEmpty()
Set<K>               keySet()
V                    put(K key, V value)
void                 putAll(Map<? extends K, ? extends V> map)
V                    remove(Object key)
int                  size()
Collection<V>        values()

④ HashMap的继承关系

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractMap<K, V>
         ↳     java.util.HashMap<K, V>

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable { }

HashMap继承于AbstractMap类，实现了Map接口。Map是"key-value键值对"接口，AbstractMap实现了"键值对"的通用函数接口

HashMap是通过“拉链法”实现的哈希表。它包括几个重要的成员变量：table,size,threshold,loadFactor,modCount。

Table是一个Entry[]数组类型，Entry是一个单向链表。哈希表的key-value键值对都是存储在Entry数组中的。

Size是HashMap的大小 ，它是HashMap保存的键值对的数量。

Threshold是HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量。Threshold的值=“容量*加载因子”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，需要将HashMap的容量加倍。

loadFactor就是加载因子。

modCount是用来实现fail-fast机制的。

⑤HashMap遍历方式

1 遍历HashMap的键值对

第一步：根据entrySet()获取HashMap的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是HashMap对象

// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
    Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
    // 获取key
    key = (String)entry.getKey();
        // 获取value
    integ = (Integer)entry.getValue();
}

2 遍历HashMap的键

第一步：根据keySet()获取HashMap的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是HashMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
        // 获取key
    key = (String)iter.next();
        // 根据key，获取value
    integ = (Integer)map.get(key);
}

3 遍历HashMap的值

第一步：根据value()获取HashMap的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是HashMap对象

// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    value = (Integer)iter.next();
}

⑥遍历测试程序如下：

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 遍历HashMap的测试程序。
 *   (01) 通过entrySet()去遍历key、value，参考实现函数：
 *        iteratorHashMapByEntryset()
 *   (02) 通过keySet()去遍历key、value，参考实现函数：
 *        iteratorHashMapByKeyset()
 *   (03) 通过values()去遍历value，参考实现函数：
 *        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++) {
            // 随机获取一个[0,100)之间的数字
            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);
        }
        // 通过entrySet()遍历HashMap的key-value
        iteratorHashMapByEntryset(map) ;

        // 通过keySet()遍历HashMap的key-value
        iteratorHashMapByKeyset(map) ;

        // 单单遍历HashMap的value
        iteratorHashMapJustValues(map);
    }

    /*
     * 通过entry set遍历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());
        }
    }

    /*
     * 通过keyset来遍历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());
        }
    }

    /*
     * 遍历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());
       }
    }
}

⑦通过一个实例学习如何使用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测试程序
 *
 * @author skywang
 */
public class HashMapTest {

    public static void main(String[] args) {
        testHashMapAPIs();
    }

    private static void testHashMapAPIs() {
        // 初始化随机种子
        Random r = new Random();
        // 新建HashMap
        HashMap 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map
        System.out.println("map:"+map );

        // 通过Iterator遍历key-value
        Iterator iter = map.entrySet().iterator();
        while(iter.hasNext()) {
            Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
            System.out.println("next : "+ entry.getKey() +" - "+entry.getValue());
        }

        // HashMap的键值对个数
        System.out.println("size:"+map.size());

        // containsKey(Object key) :是否包含键key
        System.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value
        System.out.println("contains value 0 : "+map.containsValue(new Integer(0)));

        // remove(Object key) ： 删除键key对应的键值对
        map.remove("three");

        System.out.println("map:"+map );

        // clear() ： 清空HashMap
        map.clear();

        // isEmpty() : HashMap是否为空
        System.out.println((map.isEmpty()?"map is empty":"map is not empty") );
    }
}

运行结果

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