23.HashMap 与 HashTable（超重点）

面试现场 0 226

一. Map接口和常用方法

1. Map接口实现类的特点[很实用]

注意：这里讲的是JDK8的Map接口特点

Map与Collection:并列存在。用于保存具有映射关系的数据：Key-Value
Map中的key和value可以是任何引用类型的数据，会封装到HashMap$Node对象中
Map中的key不允许重复，原因和HashSet一样.
Map中的value可以重复
Map的key可以为null,value也可以为null。注意key为null,只能有一个;value为null,可以多个。
常用String类作为Map的key
key和value之间存在单向一对一关系，即通过指定的key总能找到对应的value

package com.hspedu.map_;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

@SuppressWarnings({"all"})
public class Map_ {
    public static void main(String[] args) {
        //老韩解读 Map 接口实现类的特点, 使用实现类 HashMap
        //1. Map 与 Collection 并列存在。用于保存具有映射关系的数据:Key-Value(双列元素)
        //2. Map 中的 key 和 value 可以是任何引用类型的数据，会封装到 HashMap$Node 对象中//3. Map 中的 key 不允许重复，原因和 HashSet 一样，前面分析过源码. //4. Map 中的 value 可以重复
        //5. Map 的 key 可以为 null, value 也可以为 null ，注意 key 为 null,只能有一个，value 为 null ,可以多个
        //6. 常用 String 类作为 Map 的 key
        //7. key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到对应的value
        Map map = new HashMap();
        map.put("no1", "韩顺平");//k-v
        map.put("no2", "张无忌");//k-v
        map.put("no1", "张三丰");//当有相同的 k , 就等价于替换. map.put("no3", "张三丰");//k-v
        map.put(null, null); //k-v
        map.put(null, "abc"); //等价替换
        map.put("no4", null); //k-v
        map.put("no5", null); //k-v
        map.put(1, "赵敏");//k-v
        map.put(new Object(), "金毛狮王");//k-v
        // 通过 get 方法，传入 key ,会返回对应的 value
        System.out.println(map.get("no2"));//张无忌
        System.out.println("map=" + map);
    }
}

Map存放数据的key-value示意图，一对k-v是放在一个HashMap$Node中的，又因为Node实现了Entry接口，有些书上也说一对k-v就是一个Entry(如图)

2. Map接口常用方法

Map接口常用方法

put:添加
remove:根据键删除映射关系
get:根据键获取值
size:获取元素个数
isEmpty:判断个数是否为0
clear:清除
containsKey:查找键是否存在

package com.quanxiaoha.weblog.admin;

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

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapMethod {
    public static void main(String[] args) {
        //演示 map 接口常用方法
        Map map = new HashMap();
        map.put("邓超", new Book("", 100));//OK
        map.put("邓超", "孙俪");//替换-> 一会分析源码
        map.put("王宝强", "马蓉");//OK
        map.put("宋喆", "马蓉");//OK
        map.put("刘令博", null);//OK
        map.put(null, "刘亦菲");//OK
        map.put("鹿晗", "关晓彤");//OK
        map.put("hsp", "hsp 的老婆");
        System.out.println("map=" + map);
        // remove:根据键删除映射关系
        map.remove(null);
        System.out.println("map=" + map);
        // get：根据键获取值
        Object val = map.get("鹿晗");
        System.out.println("val=" + val);
        // size:获取元素个数
        System.out.println("k-v=" + map.size());
        // isEmpty:判断个数是否为 0
        System.out.println(map.isEmpty());//F
        // clear:清除 k-v
        //map.clear();
        System.out.println("map=" + map);
        // containsKey:查找键是否存在
        System.out.println("结果=" + map.containsKey("hsp"));//T
    }
}

class Book {
    private String name;
    private int num;

    public Book(String name, int num) {
        this.name = name;
        this.num = num;
    }
}

Map接口遍历方法

containsKey:查找键是否存在
keySet::获取所有的键
entrySet:获取所有关系k-v
values:获取所有的值

package com.hspedu.map_;

import java.util.*;

@SuppressWarnings({"all"})
public class MapFor {
    public static void main(String[] args) {
        Map map = new HashMap();
        map.put("邓超", "孙俪");
        map.put("王宝强", "马蓉");
        map.put("宋喆", "马蓉");
        map.put("刘令博", null);
        map.put(null, "刘亦菲");
        map.put("鹿晗", "关晓彤");
        //第一组: 先取出 所有的 Key , 通过 Key 取出对应的 Value
        Set keyset = map.keySet();
        //(1) 增强 for
        System.out.println("-----第一种方式-------");
        for (Object key : keyset) {
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }
        //(2) 迭代器
        System.out.println("----第二种方式--------");
        Iterator iterator = keyset.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            Object key = iterator.next();
            System.out.println(key + "-" + map.get(key));
        }
        //第二组: 把所有的 values 取出
        Collection values = map.values();
        //这里可以使用所有的 Collections 使用的遍历方法
        //(1) 增强 for
        System.out.println("---取出所有的 value 增强 for----");
        for (Object value : values) {
            System.out.println(value);
        }
        //(2) 迭代器
        System.out.println("---取出所有的 value 迭代器----");
        Iterator iterator2 = values.iterator();
        while (iterator2.hasNext()) {
            Object value = iterator2.next();
            System.out.println(value);
        }
        //第三组: 通过 EntrySet 来获取 k-v
        Set entrySet = map.entrySet();// EntrySet<Map>
        //(1) 增强 for
        System.out.println("----使用 EntrySet 的 for 增强(第 3 种)----");
        for (Object entry : entrySet) {
        //将 entry 转成 Map.Entry
            Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
        }
        //(2) 迭代器
        System.out.println("----使用 EntrySet 的 迭代器(第 4 种)----");
        Iterator iterator3 = entrySet.iterator();
        while (iterator3.hasNext()) {
            Object entry = iterator3.next();
            //System.out.println(next.getClass());//HashMap$Node -实现-> Map.Entry (getKey,getValue)
            //向下转型 Map.Entry
            Map.Entry m = (Map.Entry) entry;
            System.out.println(m.getKey() + "-" + m.getValue());
        }
    }
}

3.Map接口实现类-HashMap

1.HashMap 小结
1. Map接口的常用实现类：HashMap、Hashtable和Properties。
2. HashMap:是Map接口使用频率最高的实现类。
3. HashMap是以key-val对的方式来存储数据(HashMap$Node类型)
4. key不能重复，但是值可以重复，允许使用null键和null值。
5. 如果添加相同的key,则会覆盖原来的key-val,等同于修改.(key不会替换，val会替换)
6. 与HashSet-一样，不保证映射的顺序，因为底层是以hash表的方式来存储的.(jdk8的hashMap底层数组+链表+红黑树)
7. HashMap没有实现同步，因此是线程不安全的，方法没有做同步互斥的操作，没有synchronized

2.HashMap 底层机制及源码剖析

HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null
当创建对象时，将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.
当添加key-val时，通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素，如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素，继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等，如果相等，则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构，做出相应处理。如果添加时发现容量不够，则需要扩容。
第1次添加，则需要扩容table容量为16，临界值(threshold)为12(16*0.75)
以后再扩容，则需要扩容table容量为原来的2倍(32)，临界值为原来的2倍，即24，依次类推
在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY THRESHOLD(默认是8)，并且tablel的大小>=MIN TREEIFY CAPACITY(默认64)，就会进行树化（红黑树）

package com.hspedu.map_;
import java.util.HashMap;

@SuppressWarnings({"all"})
public class HashMapSource1 {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap map = new HashMap();
        map.put("java", 10);//ok
        map.put("php", 10);//ok
        map.put("java", 20);//替换 value
        System.out.println("map=" + map);//
        /*老韩解读 HashMap 的源码+图解
        1. 执行构造器 new HashMap()
           初始化加载因子 loadfactor = 0.75
           HashMap$Node[] table = null
        2. 执行 put 调用 hash 方法，计算 key 的 hash 值 (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
            public V put(K key, V value) {//K = "java" value = 10
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }
        3. 执行 putVal
            final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent, boolean evict) {
                Node[] tab; Node p; int n, i;//辅助变量
                //如果底层的 table 数组为 null, 或者 length =0 , 就扩容到 16
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;
                //取出 hash 值对应的 table 的索引位置的 Node, 如果为 null, 就直接把加入的k-v, 创建成一个 Node ,加入该位置即可
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                else {
                    Node e; K k;//辅助变量
                    // 如果 table 的索引位置的 key 的 hash 相同和新的 key 的 hash 值相同，并 满足(table 现有的结点的 key 和准备添加的 key 是同一个对象 || equals 返回真)就认为不能加入新的 k-v
                    if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;
                    else if (p instanceof TreeNode)//如果当前的 table 的已有的 Node 是红黑树，就按照红黑树的方式处理
                        e = ((TreeNode)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                    else {
                        //如果找到的结点，后面是链表，就循环比较
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {//死循环
                            if ((e = p.next) == null) {//如果整个链表，没有和他相同,就加到该链表的最后
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                //加入后，判断当前链表的个数，是否已经到 8 个，到8 个，后就调用 treeifyBin 方法进行红黑树的转换
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                                    treeifyBin(tab, hash);
                                break;
                            }
                            if (e.hash == hash && //如果在循环比较过程中，发现有相同,就break,就只是替换value
                                ((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)
                            e.value = value; //替换，key 对应 value
                        afterNodeAccess(e);
                        return oldValue;
                    }
                }
                ++modCount;//每增加一个 Node ,就 size++
                if (++size > threshold[12-24-48])//如 size > 临界值，就扩容
                    resize();
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }
        5. 关于树化(转成红黑树)
            //如果 table 为 null ,或者大小还没有到 64，暂时不树化，而是进行扩容. 否则才会真正的树化 -> 剪枝
            final void treeifyBin(Node[] tab, int hash) {
                int n, index; Node e;
                if (tab == null || (n = tab.length)  32(24) -> 64(64*0.75=48)-> 128 (96) ->
        //自己设计程序，验证-》 增强自己阅读源码能力. 看别人代码. }
    }
    class A {
        private int num;
        public A(int num) {
            this.num = num;
        }
        //所有的 A 对象的 hashCode 都是 100
        // @Override
        // public int hashCode() {
        // return 100;
        // }
        @Override
        public String toString() {
            return "\nA{" +
                    "num=" + num +
                    '}';
        }
    }
}

二.Map 接口实现类-Hashtable

1. HashTable 的基本介绍

存放的元素是键值对：即K-V
hashtable的键和值都不能为null,否则会抛出NullPointerException
hashTable使用方法基本上和HashMap一样
hashTable是线程安全的(synchronized),hashMap是线程不安全的

2. Hashtable 和 HashMap 对比

简单说明一下Hashtable的底层
1.底层有数组Hashtable$Entry[]初始化大小为11
2.临界值thresho1d8=11*0.75
3.扩容：按照自己的扩容机制来进行即可.
4.执行方法addEntry(hash,key,valve,index);添加K-V封装到Entry
5.当if(count >= threshold)满足时，就进行扩容
6.按照int newCapacity=(oldCapacity << 1)+1;的大小扩容

一. Map接口和常用方法

1. Map接口实现类的特点[很实用]

2. Map接口常用方法

3.Map接口实现类-HashMap

二.Map 接口实现类-Hashtable

1. HashTable 的基本介绍

2. Hashtable 和 HashMap 对比

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