JDK1.8源码(三)——java.util.HashMap

什么是哈希表?

在讨论哈希表之前,我们先大概了解下其他数据结构在新增,查找等基础操作执行性能

  数组:采用一段连续的存储单元来存储数据。对于指定下标的查找,时间复杂度为O(1);通过给定值进行查找,需要遍历数组,逐一比对给定关键字和数组元素,时间复杂度为O(n),当然,对于有序数组,则可采用二分查找,插值查找,斐波那契查找等方式,可将查找复杂度提高为O(logn);对于一般的插入删除操作,涉及到数组元素的移动,其平均复杂度也为O(n)

  线性链表:对于链表的新增,删除等操作(在找到指定操作位置后),仅需处理结点间的引用即可,时间复杂度为O(1),而查找操作需要遍历链表逐一进行比对,复杂度为O(n)

  二叉树:对一棵相对平衡的有序二叉树,对其进行插入,查找,删除等操作,平均复杂度均为O(logn)。

  哈希表:相比上述几种数据结构,在哈希表中进行添加,删除,查找等操作,性能十分之高,不考虑哈希冲突的情况下,仅需一次定位即可完成,时间复杂度为O(1),接下来我们就来看看哈希表是如何实现达到惊艳的常数阶O(1)的。

  我们知道,数据结构的物理存储结构只有两种:顺序存储结构链式存储结构(像栈,队列,树,图等是从逻辑结构去抽象的,映射到内存中,也这两种物理组织形式),而在上面我们提到过,在数组中根据下标查找某个元素,一次定位就可以达到,哈希表利用了这种特性,哈希表的主干就是数组

  比如我们要新增或查找某个元素,我们通过把当前元素的关键字 通过某个函数映射到数组中的某个位置,通过数组下标一次定位就可完成操作。

        存储位置 = f(关键字)

  其中,这个函数f一般称为哈希函数,这个函数的设计好坏会直接影响到哈希表的优劣。举个例子,比如我们要在哈希表中执行插入操作:

  查找操作同理,先通过哈希函数计算出实际存储地址,然后从数组中对应地址取出即可。

哈希冲突

  然而万事无完美,如果两个不同的元素,通过哈希函数得出的实际存储地址相同怎么办?也就是说,当我们对某个元素进行哈希运算,得到一个存储地址,然后要进行插入的时候,发现已经被其他元素占用了,其实这就是所谓的哈希冲突,也叫哈希碰撞。前面我们提到过,哈希函数的设计至关重要,好的哈希函数会尽可能地保证 计算简单散列地址分布均匀,但是,我们需要清楚的是,数组是一块连续的固定长度的内存空间,再好的哈希函数也不能保证得到的存储地址绝对不发生冲突。那么哈希冲突如何解决呢?哈希冲突的解决方案有多种:开放定址法(发生冲突,继续寻找下一块未被占用的存储地址),再散列函数法,链地址法,而HashMap即是采用了链地址法,也就是数组+链表的方式。

什么是HashMap?

HashMap 是一个利用哈希表原理来存储元素的集合。遇到冲突时,HashMap 是采用的链地址法来解决,在 JDK1.7 中,HashMap 是由 数组+链表构成的。但是在 JDK1.8 中,HashMap 是由 数组+链表+红黑树构成,新增了红黑树作为底层数据结构,结构变得复杂了,但是效率也变的更高效。下面我们来具体介绍在 JDK1.8 中 HashMap 是如何实现的。

HashMap定义

HashMap 是一个散列表,它存储的内容是键值对(key-value)映射,而且 key 和 value 都可以为 null。

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

 

 蓝色实线箭头是指Class继承关系

 绿色实线箭头是指interface继承关系

 绿色虚线箭头是指接口实现关系

字段属性

//默认 HashMap 集合初始容量为16(必须是 2 的倍数)
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//集合的最大容量,如果通过带参构造指定的最大容量超过此数,默认还是使用此数
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认的填充因子
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//当桶(bucket)上的结点数大于这个值时会转成红黑树(JDK1.8新增)
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当桶(bucket)上的节点数小于这个值时会转成链表(JDK1.8新增)
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
/**(JDK1.8新增)
 * 当集合中的容量大于这个值时,表中的桶才能进行树形化 ,否则桶内元素太多时会扩容,
 * 而不是树形化 为了避免进行扩容、树形化选择的冲突,这个值不能小于 4 * TREEIFY_THRESHOLD
 */
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
View Code
 //初始化使用,长度总是 2的幂
transient Node<K,V>[] table;
 //保存缓存的entrySet()
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
 //此映射中包含的键值映射的数量。(集合存储键值对的数量)
transient int size;
/**
 * 跟前面ArrayList和LinkedList集合中的字段modCount一样,记录集合被修改的次数
 * 主要用于迭代器中的快速失败
 */
transient int modCount;
 //调整大小的下一个大小值(容量*加载因子)。capacity * load factor
int threshold;
 //散列表的加载因子。
final float loadFactor;
View Code

  ①、Node<K,V>[] table

  我们说 HashMap 是由数组+链表+红黑树组成,这里的数组就是 table 字段。后面对其进行初始化长度默认是 DEFAULT_INITIAL_CAPACITY= 16。

  ②、size

  集合中存放key-value 的实时对数。

  ③、loadFactor

  装载因子,是用来衡量 HashMap 满的程度,计算HashMap的实时装载因子的方法为:size/capacity,而不是占用桶的数量去除以capacity。capacity 是桶的数量,也就是 table 的长度length。

  默认的负载因子0.75 是对空间和时间效率的一个平衡选择,建议大家不要修改,除非在时间和空间比较特殊的情况下,如果内存空间很多而又对时间效率要求很高,可以降低负载因子loadFactor 的值;相反,如果内存空间紧张而对时间效率要求不高,可以增加负载因子 loadFactor 的值,这个值可以大于1。

  ④、threshold

  计算公式:capacity * loadFactor。这个值是当前已占用数组长度的最大值。过这个数目就重新resize(扩容),扩容后的 HashMap 容量是之前容量的两倍

构造函数

①、无参构造函数

/**
 * 默认构造函数,初始化加载因子loadFactor = 0.75
 */
public HashMap() {
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
}
View Code

②、指定初始容量的构造函数

/**
 * 
 * @param initialCapacity 指定初始化容量
 * @param loadFactor 加载因子 0.75
 */
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
    //初始化容量不能小于 0 ,否则抛出异常
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                           initialCapacity);
    //如果初始化容量大于2的30次方,则初始化容量都为2的30次方
    if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
        initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
    //如果加载因子小于0,或者加载因子是一个非数值,抛出异常
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                           loadFactor);
    this.loadFactor = loadFactor;
    //tableSizeFor()的主要功能是返回一个比给定整数大且最接近的2的幂次方整数,如给定10,返回2的4次方16.
    this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
// 返回大于等于initialCapacity的最小的二次幂数值。
// >>> 操作符表示无符号右移,高位取0。
// | 按位或运算
static final int tableSizeFor(int cap) {
    int n = cap - 1;
    n |= n >>> 1;
    n |= n >>> 2;
    n |= n >>> 4;
    n |= n >>> 8;
    n |= n >>> 16;
    return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
View Code

添加元素

//hash(key)获取Key的哈希值,equls返回为true,则两者的hashcode一定相等,意即相等的对象必须具有相等的哈希码。
public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

/**
 * 
 * @param hash Key的哈希值
 * @param key  键
 * @param value  值
 * @param onlyIfAbsent true 表示不要更改现有值
 * @param evict false表示table处于创建模式
 * @return
 */
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
        boolean evict) {
     Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
     //如果table为null或者长度为0,则进行初始化
     //resize()方法本来是用于扩容,由于初始化没有实际分配空间,这里用该方法进行空间分配,后面会详细讲解该方法
     if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
         n = (tab = resize()).length;
     //(n - 1) & hash:确保索引在数组范围内,相当于hash % n 的值
     //通过 key 的 hash code 计算其在数组中的索引:为什么不直接用 hash 对 数组长度取模?因为除法运算效率低
     if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
         tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//tab[i] 为null,直接将新的key-value插入到计算的索引i位置
     else {//tab[i] 不为null,表示该位置已经有值了
         Node<K,V> e; K k;
         //e节点表示已经存在Key的节点,需要覆盖value的节点
         //table[i]的首个元素是否和key一样,如果相同直接覆盖value
         if (p.hash == hash &&
             ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
             e = p;//节点key已经有值了,将第一个节点赋值给e
         //该链是红黑树
         else if (p instanceof TreeNode)
             e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
         //该链是链表
         else {
             //遍历链表
             for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                 //先将e指向下一个节点,然后判断e是否是链表中最后一个节点
                 if ((e = p.next) == null) {
                     创建一个新节点加在链表结尾
                     p.next = newNode(hash, key, value, null);
                     //链表长度大于8,转换成红黑树
                     if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                         treeifyBin(tab, hash);
                     break;
                 }
                 //key已经存在直接终止,此时e的值已经为 p.next
                 if (e.hash == hash &&
                     ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                     break;
                 p = e;
             }
         }
         if (e != null) { // existing mapping for key
             V oldValue = e.value;
             if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                 //修改已经存在Key的节点的value
                 e.value = value;
             afterNodeAccess(e);
             //返回key的原始值
             return oldValue;
         }
     }
     ++modCount;//用作修改和新增快速失败
     if (++size > threshold)//超过最大容量,进行扩容
         resize();
     afterNodeInsertion(evict);
     return null;
}
View Code

  ①、判断键值对数组 table 是否为空或为null,否则执行resize()进行扩容;

  ②、根据键值key计算hash值得到插入的数组索引i,如果table[i]==null,直接新建节点添加,转向⑥,如果table[i]不为空,转向③;

  ③、判断table[i]的首个元素是否和key一样,如果相同直接覆盖value,否则转向④,这里的相同指的是hashCode以及equals;

  ④、判断table[i] 是否为treeNode,即table[i] 是否是红黑树,如果是红黑树,则直接在树中插入键值对,否则转向⑤;

  ⑤、遍历table[i],判断链表长度是否大于8,大于8的话把链表转换为红黑树,在红黑树中执行插入操作,否则进行链表的插入操作;遍历过程中若发现key已经存在直接覆盖value即可;

  ⑥、插入成功后,判断实际存在的键值对数量size是否超过了最大容量threshold,如果超过,进行扩容。

if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) 此处先判断p.hash == hash是为了提高效率,仅通过(k = e.key) == key || key.equals(k)其实也可以进行判断,但是equals方法相当耗时!如果两个key的hash值不同,那么这两个key肯定不相同,进行equals比较是扯淡的! 所以先通过p.hash == hash该条件,将桶中很多不符合的节点pass掉。然后对剩下的节点继续判断。

h& (length-1)运算等价于对length取模,也就是h%length,但是&比%具有更高的效率。

数组的长度按规定一定是2的幂。因此,数组的长度的二进制形式是:10000…000, 1后面有偶数个0。 那么,length - 1 的二进制形式就是01111.111, 0后面有偶数个1。

这看上去很简单,其实比较有玄机的,我们举个例子来说明:

假设数组长度分别为15和16,优化后的hash码分别为8和9,那么&运算后的结果如下:

   h & (table.length-1)   hash       table.length-1

       8 & (15-1):           0100   &    1110  =    0100
       9 & (15-1):           0101   &    1110  =    0100

       ---------------------------------------------------

       8 & (16-1):           0100   &    1111   =    010
       9 & (16-1):           0101   &    1111   =    0101

从上面的例子中可以看出:当它们和15-1(1110)“与”的时候,产生了相同的结果,也就是说它们会定位到数组中的同一个位置上去,这就产生了碰撞,8和9会被放到数组中的同一个位置上形成链表,那么查询的时候就需要遍历这个链
表,得到8或者9,这样就降低了查询的效率。同时,我们也可以发现,当数组长度为15的时候,hash值会与15-1(1110)进行“与”,那么最后一位永远是0,而0001,0011,0101,1001,1011,0111,1101这几个位置永远都不能存放元素了,空间浪费相当大,更糟的是 这种情况中,数组可以使用的位置比数组长度小了很多,这意味着进一步增加了碰撞的几率,减慢了查询的效率!

当n为2次幂时,会满足一个公式:(n - 1) & hash = hash % n,计算更加高效。

只有是2的幂数的数字经过n-1之后,二进制肯定是 ...11111111 这样的格式,这种格式计算的位置的时候,完全是由产生的hash值类决定

奇数n-1为偶数,偶数2进制的结尾都是0,经过&运算末尾都是0,会 增加hash冲突。

扩容

扩容(resize),我们知道集合是由数组+链表+红黑树构成,向 HashMap 中插入元素时,如果HashMap 集合的元素已经大于了最大承载容量threshold(capacity * loadFactor),这里的threshold不是数组的最大长度。那么必须扩大数组的长度,Java中数组是无法自动扩容的,我们采用的方法是用一个更大的数组代替这个小的数组

final Node<K,V>[] resize() {
        //将原始数组数据缓存起来
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;//原数组如果为null,则长度赋值0
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {//如果原数组长度大于0
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {//数组大小如果已经大于等于最大值(2^30)
                threshold = Integer.MAX_VALUE;//修改阈值为int的最大值(2^31-1),这样以后就不会扩容了
                return oldTab;
            }
            //原数组长度扩大1倍(此时将原数组扩大一倍后的值赋给newCap)也小于2^30次方,并且原数组长度大于等于初始化长度16
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // 阀值扩大1倍
            //如果原数组长度扩大一倍后大于MAXIMUM_CAPACITY后,newThr还是0
        }
        else if (oldThr > 0) 
            //旧容量为0,旧阀值大于0,则将新容量直接等于就阀值 
            //在第一次带参数初始化时候会有这种情况
            //newThr在面算
            newCap = oldThr;
        else {
            //阀值等于0,oldCap也等于0(集合未进行初始化)
            //在默认无参数初始化会有这种情况 
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//数组长度初始化为16
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//阀值等于16*0.75=12
        }
        //计算新的阀值上限
        //此时就是上面原数组长度扩大一倍后大于MAXIMUM_CAPACITY和旧容量为0、旧阀值大于0的情况
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //将阀值上限设置为新阀值上限
        threshold = newThr;
        //用于抑制编译器产生警告信息
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            //创建容器大小为newCap的新数组
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        //将新数组赋给table
        table = newTab;
        //如果是第一次,扩容的时候,也就是原来没有元素,下面的代码不会运行,如果原来有元素,则要将原来的元素,进行放到新扩容的里面
        if (oldTab != null) {
            //把每个bucket都移动到新的buckets中
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;//元数据j位置置为null,便于垃圾回收
                    if (e.next == null)//数组没有下一个引用(不是链表)
                        //直接将e的key的hash与新容量重新计算下标,新下标的元素为e
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)//红黑树
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            //原索引
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            //原索引+oldCap
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        //原索引放到bucket里
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        //原索引+oldCap放到bucket里
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }
View Code

if ((e.hash & oldCap) == 0)如果判断成立,那么该元素的地址在新的数组中就不会改变。因为oldCap的最高位的1,在e.hash对应的位上为0,所以扩容后得到的地址是一样的,位置不会改变 ,在后面的代码的执行中会放到loHead中去,最后赋值给newTab[j];如果判断不成立,那么该元素的地址变为 原下标位置+oldCap,也就是lodCap最高位的1,在e.hash对应的位置上也为1,所以扩容后的地址改变了,在后面的代码中会放到hiHead中,最后赋值给newTab[j + oldCap] 举个栗子来说一下上面的两种情况:
设:oldCap=16 二进制为:0001 0000
oldCap-1=15 二进制为:0000 1111
e1.hash=10 二进制为:0000 1010
e2.hash=26 二进制为:0101 1010
e1在扩容前的位置为:e1.hash & oldCap-1 结果为:0000 1010
e2在扩容前的位置为:e2.hash & oldCap-1 结果为:0000 1010
结果相同,所以e1和e2在扩容前在同一个链表上,这是扩容之前的状态。 现在扩容后,需要重新计算元素的位置,在扩容前的链表中计算地址的方式为e.hash & oldCap-1 那么在扩容后应该也这么计算呀,扩容后的容量为oldCap*2=32 0010 0000 newCap=32,新的计算 方式应该为
e1.hash & newCap-1
即:0000 1010 & 0001 1111
结果为0000 1010与扩容前的位置完全一样。
e2.hash & newCap-1
即:0101 1010 & 0001 1111
结果为0001 1010,为扩容前位置+oldCap。
而这里却没有e.hash & newCap-1
而是 e.hash & oldCap,其实这两个是等效的,都是判断倒数第五位是0,还是1。如果是0,则位置不变,是1则位置改变为扩容前位置+oldCap。

查找元素

①、get(Object key)

通过 key 查找 value:首先通过 key 找到计算索引,找到桶元素的位置,先检查第一个节点,如果是则返回,如果不是,则遍历其后面的链表或者红黑树。其余情况全部返回 null。

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

final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        //根据key计算的索引检查第一个索引
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        //不是第一个节点
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)//遍历树查找元素
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                //遍历链表查找元素
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}
View Code

②、判断是否存在给定的 key 或者 value

public boolean containsKey(Object key) {
    return getNode(hash(key), key) != null;
}
public boolean containsValue(Object value) {
    Node<K,V>[] tab; V v;
    if ((tab = table) != null && size > 0) {
        //遍历数组
        for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
            //遍历数组中的每个节点元素
            for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next) {
                if ((v = e.value) == value ||
                    (value != null && value.equals(v)))
                    return true;
            }
        }
    }
    return false;
}
View Code

删除元素

public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}

final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
        boolean matchValue, boolean movable) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
    //(n - 1) & hash找到桶的位置
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
    (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
    Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
    //如果键的值与链表第一个节点相等,则将 node 指向该节点
    if (p.hash == hash &&
    ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
    node = p;
    //如果桶节点存在下一个节点
    else if ((e = p.next) != null) {
        //节点为红黑树
    if (p instanceof TreeNode)
     node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);//找到需要删除的红黑树节点
    else {
     do {//遍历链表,找到待删除的节点
         if (e.hash == hash &&
             ((k = e.key) == key ||
              (key != null && key.equals(k)))) {
             node = e;
             //找到就停止,如果此时是第一次遍历就找到,则node指向链表中第二个元素,p还是第一个元素
             //第一次没找到,第二次找到,则node指向链表中第三个元素,p指向第二个元素,p是找到元素节点的父节点
             //所以需要遍历的时候p和node 是不相等的,只有链表第一个元素就判断相等时,p和node 相等
             break;
         }
         //第一次遍历没找到, 此时p指向第二个元素
         p = e;
     } while ((e = e.next) != null);
    }
    }
    //删除节点,并进行调节红黑树平衡
    if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                  (value != null && value.equals(v)))) {
    if (node instanceof TreeNode)
     ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
    else if (node == p)
     //如果键的值与链表第一个节点相等,则将元素位置指向 node的下一个节点(链表的第二个节点),有可能node.next 为null
     tab[index] = node.next;
    else
     //如果键的值与链表第一个节点不相等,node的父节点的next指向node的next
     p.next = node.next;
    ++modCount;
    --size;
    afterNodeRemoval(node);
    return node;
    }
    }
    return null;
}
View Code

遍历元素

HashMap<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("1", "A");
map.put("2", "B");
map.put("3", "C");
map.put("4", "D");
map.put("5", "E");
map.put("6", "F");
for(String str : map.keySet()){
    System.out.print(map.get(str)+" ");
}

for(HashMap.Entry entry : map.entrySet()){
    System.out.print(entry.getKey()+" "+entry.getValue());
}
View Code

 重写equals方法需同时重写hashCode方法

各种资料上都会提到,“重写equals时也要同时覆盖hashcode”,我们举个小例子来看看,如果重写了equals而不重写hashcode会发生什么样的问题

/**
 * Created by chenhao on 2018/9/28.
 */
public class MyTest {
    private static class Person{
        int idCard;
        String name;

        public Person(int idCard, String name) {
            this.idCard = idCard;
            this.name = name;
        }
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o) {
                return true;
            }
            if (o == null || getClass() != o.getClass()){
                return false;
            }
            Person person = (Person) o;
            //两个对象是否等值,通过idCard来确定
            return this.idCard == person.idCard;
        }

    }
    public static void main(String []args){
        HashMap<Person,String> map = new HashMap<Person, String>();
        Person person = new Person(123,"乔峰");
        //put到hashmap中去
        map.put(person,"天龙八部");
        //get取出,从逻辑上讲应该能输出“天龙八部”
        System.out.println("结果:"+map.get(new Person(123,"萧峰")));
    }
}
View Code

如果我们已经对HashMap的原理有了一定了解,这个结果就不难理解了。尽管我们在进行get和put操作的时候,使用的key从逻辑上讲是等值的(通过equals比较是相等的),但由于没有重写hashCode方法,所以put操作时,key(hashcode1)-->hash-->indexFor-->最终索引位置 ,而通过key取出value的时候 key(hashcode2)-->hash-->indexFor-->最终索引位置,由于hashcode1不等于hashcode2,导致没有定位到一个数组位置而返回逻辑上错误的值null(也有可能碰巧定位到一个数组位置,但是也会判断其entry的hash值是否相等,上面get方法中有提到。)

再想象一下,假如两个Java对象A和B,A和B相等(eqauls结果为true),但A和B的哈希码不同,则A和B存入HashMap时的哈希码计算得到的HashMap内部数组位置索引可能不同,那么A和B很有可能允许同时存入HashMap,显然相等/相同的元素是不允许同时存入HashMap,HashMap不允许存放重复元素。

  所以,在重写equals的方法的时候,必须注意重写hashCode方法,同时还要保证通过equals判断相等的两个对象,调用hashCode方法要返回同样的整数值。而如果equals判断不相等的两个对象,其hashCode可以相同(只不过会发生哈希冲突,应尽量避免)。

原文地址:https://www.cnblogs.com/java-chen-hao/p/9634882.html