集合家族——Hashmap

一、Map接口

　　1.1 继承关系

　　|----Map:双列数据，存储key-value对的数据 ---类似于高中的函数：y = f(x)

　　　　|----HashMap:作为Map的主要实现类；线程不安全的，效率高；存储null的key和value

　　　　　　|----LinkedHashMap:保证在遍历map元素时，可以按照添加的顺序实现遍历。

　　　　　　　　　　　原因：在原有的HashMap底层结构基础上，添加了一对指针，指向前一个和后一个元素。

　　　　　　　　　　　对于频繁的遍历操作，此类执行效率高于HashMap。

　　　　|----TreeMap:保证按照添加的key-value对进行排序，实现排序遍历。此时考虑key的自然排序或定制排序

　　　　　　　　底层使用红黑树

　　　　|----Hashtable:作为古老的实现类；线程安全的，效率低；不能存储null的key和value

　　　　　　 |----Properties:常用来处理配置文件。key和value都是String类型

　　1.2 概述

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 都可以是任何引用类型的数据
Map 中的 key 用Set来存放，不允许重复，即同一个 Map 对象所对应的类，须重写hashCode()和equals()方法
常用String类作为Map的“键”
key 和 value 之间存在单向一对一关系，即通过指定的 key 总能找到唯一的、确定的 value
Map接口的常用实现类：HashMap、TreeMap、LinkedHashMap和 Properties。其中，HashMap是 Map 接口使用频率最高的实现类

　　1.3 结构

Map中的key:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的key ---> key所在的类要重写equals()和hashCode() （以HashMap为例）
Map中的value:无序的、可重复的，使用Collection存储所有的value --->value所在的类要重写equals()
一个键值对：key-value构成了一个Entry对象。
Map中的entry:无序的、不可重复的，使用Set存储所有的entry

　　1.4 常用方法

二、Hashmap

　　2.1 概述

　　HashMap 也是我们使用非常多的 Collection，它是基于哈希表的 Map 接口的实现，以 key-value 的形式存在。在 HashMap 中，key-value 总是会当做一个整体来处理，系统会根据 hash 算法来来计算 key-value 的存储位置，我们总是可以通过 key 快速地存、取 value。下面就来分析 HashMap 的存取。

　　2.2 定义

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

　　2.3 结构

　　影响 HashMap 性能的两个重要参数：“initial capacity”（初始化容量）和”load factor“（负载因子）。简单来说，容量就是哈希表桶的个数，负载因子就是键值对个数与哈希表长度的一个比值，当比值超过负载因子之后，HashMap 就会进行 rehash 操作来进行扩容。

　　HashMap 的大致结构如下图所示，其中哈希表是一个数组，我们经常把数组中的每一个节点称为一个桶，哈希表中的每个节点都用来存储一个键值对。在插入元素时，如果发生冲突（即多个键值对映射到同一个桶上）的话，就会通过链表的形式来解决冲突。因为一个桶上可能存在多个键值对，所以在查找的时候，会先通过 key 的哈希值先定位到桶，再遍历桶上的所有键值对，找出 key 相等的键值对，从而来获取 value。

　　2.4 方法

　　　　2.4.1 put方法

　　　　以jdk7为例说明：

HashMap map = new HashMap():
在实例化以后，底层创建了长度是16的一维数组Entry[] table。
...可能已经执行过多次put...
map.put(key1,value1):
首先，调用key1所在类的hashCode()计算key1哈希值，此哈希值经过某种算法计算以后，得到在Entry数组中的存放位置。
如果此位置上的数据为空，此时的key1-value1添加成功。 ----情况1
如果此位置上的数据不为空，(意味着此位置上存在一个或多个数据(以链表形式存在)),比较key1和已经存在的一个或多个数据的哈希值：
- 如果key1的哈希值与已经存在的数据的哈希值都不相同，此时key1-value1添加成功。----情况2
- 如果key1的哈希值和已经存在的某一个数据(key2-value2)的哈希值相同，继续比较：调用key1所在类的equals(key2)方法，比较：
  - 如果equals()返回false:此时key1-value1添加成功。----情况3
  - 如果equals()返回true:使用value1替换value2。

　　补充：关于情况2和情况3：此时key1-value1和原来的数据以链表的方式存储。

　　在不断的添加过程中，会涉及到扩容问题，当超出临界值(且要存放的位置非空)时，扩容。默认的扩容方式：扩容为原来容量的2倍，并将原有的数据复制过来。

　　jdk8 相较于jdk7在底层实现方面的不同：

new HashMap():底层没有创建一个长度为16的数组
jdk 8底层的数组是：Node[],而非Entry[]
首次调用put()方法时，底层创建长度为16的数组
jdk7底层结构只有：数组+链表。jdk8中底层结构：数组+链表+红黑树。
- 形成链表时，七上八下（jdk7:新的元素指向旧的元素。jdk8：旧的元素指向新的元素）
- 当数组的某一个索引位置上的元素以链表形式存在的数据个数 > 8 且当前数组的长度 > 64时，此时此索引位置上的所数据改为使用红黑树存储。
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY : HashMap的默认容量，16
DEFAULT_LOAD_FACTOR：HashMap的默认加载因子：0.75
threshold：扩容的临界值，=容量*填充因子：16 * 0.75 => 12
TREEIFY_THRESHOLD：Bucket中链表长度大于该默认值，转化为红黑树:8
MIN_TREEIFY_CAPACITY：桶中的Node被树化时最小的hash表容量:64

集合家族——Hashmap

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