Java中HashMap原理及其使用场景，提供一个自定义HashMap实际案例

用户1289394

发布于 2024-05-29 07:17:41

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Java中的HashMap是一种基于哈希表的数据结构，用于存储键值对。它实现了Map接口，允许我们通过键来快速查找对应的值，具有高效的插入、删除和查找操作。HashMap内部使用数组和链表（或红黑树）组合的方式来实现，它的核心思想是通过哈希算法将键映射到数组索引上，从而实现快速的查找。

HashMap的原理：

存储结构：HashMap内部维护一个Entry数组，每个Entry包含键、值和指向下一个Entry的指针（链表或红黑树节点）。

哈希计算：当我们插入一个键值对时，首先会对键进行哈希计算，得到一个哈希码。HashMap使用哈希码和数组长度取模的方式来确定该Entry在数组中的位置。

处理哈希冲突：由于不同的键可能映射到相同的数组索引上，这就是哈希冲突。HashMap内部使用链表或红黑树来解决哈希冲突问题，当链表长度超过一定阈值时，链表会转换为红黑树，提高查找效率。

扩容：当HashMap中的元素数量达到负载因子（load factor）与容量的乘积时，HashMap会自动扩容，重新计算每个元素的位置，以保证哈希表的性能。

HashMap的使用场景：

高效查找：HashMap适用于需要快速查找特定键对应值的场景，时间复杂度为O(1)。

键值存储：HashMap适合存储键值对数据，比如缓存数据、配置信息等。

数据唯一性：HashMap中的键是唯一的，可以用于去重或判断某个键是否存在。

接下来，我将演示一个简单的自定义HashMap的实际案例。在这个案例中，我将展示如何自己实现一个简单的HashMap，并模拟put和get方法来存储和获取键值对。

import java.util.LinkedList;

public class CustomHashMap<K, V> {
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
    private LinkedList<Entry<K, V>>[] buckets;

    public CustomHashMap() {
        buckets = new LinkedList[DEFAULT_CAPACITY];
        for (int i = 0; i < DEFAULT_CAPACITY; i++) {
            buckets[i] = new LinkedList<>();
        }
    }

    private int getBucketIndex(K key) {
        return key.hashCode() % DEFAULT_CAPACITY;
    }

    public void put(K key, V value) {
        int index = getBucketIndex(key);
        LinkedList<Entry<K, V>> bucket = buckets[index];
        for (Entry<K, V> entry : bucket) {
            if (entry.getKey().equals(key)) {
                entry.setValue(value);
                return;
            }
        }
        bucket.add(new Entry<>(key, value));
    }

    public V get(K key) {
        int index = getBucketIndex(key);
        LinkedList<Entry<K, V>> bucket = buckets[index];
        for (Entry<K, V> entry : bucket) {
            if (entry.getKey().equals(key)) {
                return entry.getValue();
            }
        }
        return null;
    }

    private static class Entry<K, V> {
        private K key;
        private V value;

        public Entry(K key, V value) {
            this.key = key;
            this.value = value;
        }

        public K getKey() {
            return key;
        }

        public V getValue() {
            return value;
        }

        public void setValue(V value) {
            this.value = value;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CustomHashMap<String, Integer> map = new CustomHashMap<>();
        map.put("one", 1);
        map.put("two", 2);
        map.put("three", 3);

        System.out.println("Value for key 'one': " + map.get("one"));
        System.out.println("Value for key 'two': " + map.get("two"));
        System.out.println("Value for key 'three': " + map.get("three"));

        // Output:
        // Value for key 'one': 1
        // Value for key 'two': 2
        // Value for key 'three': 3
    }
}