HashMap詳解

一、HashMap原理

HashMap是基於哈希表的實現，它是一種將鍵映射到值的數據結構。

HashMap可以通過key來訪問value，因此它提供了非常快速的（近似常數時間）查詢操作。

HashMap採用數組、鏈表、紅黑樹結合的方式實現，數組被分為一個一個的桶，每個桶裡面存放一條鏈表或者紅黑樹，當鏈表長度超過8，並且數組長度大於64時，鏈表就會轉化為紅黑樹，這樣可以提高查詢效率。

二、HashMap和Map區別簡答

Map是所有映射類型的基類，HashMap是Map介面的一種實現。

因此，HashMap繼承了Map介面的所有屬性和行為。在Java中，Map和HashMap都是非常常見的用於存儲鍵值對的容器。

Map是一個映射介面，它提供了每個鍵都可以對應一個值的存儲機制。HashMap是通過繼承AbstractMap來實現的，而且它是一種基於哈希表的Map實現。

三、HashMap方法

HashMap提供了以下方法：

1. put(K key, V value)：將指定的值與此映射中的指定鍵相關聯。

2. get(Object key)：返回此映射中指定鍵所映射的值。

3. remove(Object key)：從此映射中移除指定鍵的映射。

4. containsKey(Object key)：如果此映射包含指定鍵的映射，則返回true。

5. containsValue(Object value)：如果此映射將一個或多個鍵映射到指定值，則返回true。

6. keySet()：返回此映射中包含的鍵的Set視圖。

7. values()：返回此映射中包含的值的Collection視圖。

8. entrySet()：返回此映射中包含的映射的Set視圖。

四、HashMap的理解

HashMap是一個用於存儲鍵值對的數據結構，它提供了五種不同的存儲方式：數組、鏈表、紅黑樹、欄位元素、桶容量因子。其中，數組、鏈表和紅黑樹的實現來自於Java集合框架的LinkedList和TreeMap類，欄位元素和桶容量因子則是HashMap獨有的特性。

作為HashMap使用者，我們不需要了解HashMap內部的實現原理，只需要了解其提供的方法即可。但是如果想要深入了解Java集合框架，建議可以學習一下HashMap的源碼實現。

五、HashMap的get方法

get方法是HashMap中最常用的方法之一，它用於返回與指定鍵相關聯的值。在HashMap中，get方法可以通過以下步驟來完成：

1. 將key的hashCode作為參數入參傳遞給hash方法。

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

2. hash方法會將hashCode的高位異或低位，來保證一個更好的hash值分布，得到對應的桶的索引。

final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

3. 根據桶的索引定位到對應的桶，遍歷桶中的鏈表，如果key相同，則返回對應的value。

final Node getNode(int hash, Object key) {
    Node[] tab;
    Node first, e;
    int n;
    K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

六、HashMap用法

HashMap用法非常廣泛，可以通過創建HashMap對象，調用其提供的put方法，向HashMap中添加鍵值對：

HashMap map = new HashMap();
map.put("apple", 1);
map.put("banana", 2);
map.put("orange", 3);

也可以通過get方法，從HashMap中獲取指定鍵對應的值：

Integer value = map.get("apple");

七、HashMap集合說法正確的是

HashMap是一種無序的集合，它不保證集合中元素的順序。

另外，HashMap中可以存儲null值和null鍵。

八、HashMap集

HashMap是一種key-value的數據結構。

它的內部是通過哈希表的方式來存儲數據的。

HashMap中的key和value都可以為null。

當HashMap中出現hash衝突的時候，會採用鏈表的方式來存儲。

九、HashMap擴容

HashMap在存儲元素的時候，存在一個負載因子（load factor）的概念。

當元素的數量達到負載因子與容量的乘積時，HashMap就會自動擴容。默認的負載因子是0.75，即當HashMap的元素數量達到容量的75%時，就會進行擴容。

在擴容的時候，HashMap會將元素重新分配到新的數組中。這個過程需要對每個元素重新計算hash值，因此效率較低。

十、HashMap源碼選取

在HashMap中，我們可以看一下Node類的定義：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final int hash;
    final K key;
    V value;
    Node<K,V> next;

    Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
        this.hash = hash;
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.next = next;
    }

    public final K getKey()        { return key; }
    public final V getValue()      { return value; }
    public final String toString() { return key + "=" + value; }

    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    public final boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;
        if (o instanceof Map.Entry) {
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;
            if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                Objects.equals(value, e.getValue()))
                return true;
        }
        return false;
    }
}

Node類用於存儲鍵值對，也就是哈希表中的元素。它包含了hashCode、key、value、next四個欄位，其中hashCode是計算得到的鍵的哈希值，key和value分別對應鍵和值，next是指向下一個元素的指針。