「java哈希表结构」java 哈希表

博主：adminadmin 2023-03-19 18:32:09 467

本篇文章给大家谈谈java哈希表结构，以及java 哈希表对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

java.util.hashtable实现了哪个interface

一、Map

map接口，集合类的接口，声明了map的常用方法。所有的map都继承自改接口

二、java.io.Serializable接口，

接口里没有声明任何方法，该接口用来实现对象的序列化反序列化功能

三、java.lang.Cloneable

接口里没有声明任何方法，该接口实现对象复制功能

四. AbstractMap

重要的类：AbstractMapK,V

AbstractMap抽象类实现了一些简单且通用的方法，

在这个抽象类中有两个方法非常值得关注，keySet和values方法源码的实现可以说是教科书式的典范。

抽象类通常作为一种骨架实现，为各自子类实现公共的方法。

Java中Map类型的数据结构有相当多，AbstractMap作为它们的骨架实现实现了Map接口部分方法，也就是说为它的子类各种Map提供了公共的方法，没有实现的方法各种Map可能有所不同。

抽象类不能通过new关键字直接创建抽象类的实例，但它可以有构造方法。AbstractMap提供了一个protected修饰的无参构造方法，意味着只有它的子类才能访问（当然它本身就是一个抽象类，其他类也不能直接对其实例化），也就是说只有它的子类才能调用这个无参的构造方法。

在Map接口中其内部定义了一个Entry接口，这个接口是Map映射的内部实现用于维护一个key-value键值对，key-value存储在这个Map.Entry中。AbstractMap对这个内部接口进行了实现，一共有两个：一个是可变的SimpleEntry和一个是不可变的SimpleImmutableEntry。

1. SimpleEntry

1.1 定义

实现了Map.EntryK, V接口，并且实现了Serializable（可被序列化）。它的方法比较简单都是取值存值的操作，对于key值的定义是一个final修饰意味着是一个不可变的引用。

1.2 setValue

ll另外其setValue方法稍微特殊，存入value值返回的并不是存入的值，而是返回的以前的旧值。

源码：

1.3 equals和hashCode

需要重点学习的是它重写的equals和hashCode方法。

eq方法

　要想正确重写equals方法并能正确使用，通常还需要重写hashCode方法。因为集合中的元素，判断是否一样时，先hash再equals，这也是个知识点，详细的，学习一下原理。

hashcode源码：可以看成求hashcode值时，即返回的int数据，是key.hashCode() ^ value.hashCode()，即key、value的hashcode值异或

2. SimpleImmutableEntry

2.1 定义

源码：

它相比于SimpleEntry其key和value成员变量都被定义为了final类型。即定义为不可变的Entry，不提供setValue方法，不能通过setValue方法进行修改。

2.2 setValue

调用setValue方法将会抛出UnsupportedOperationException异常。即定义为不可变的Entry，不提供setValue方法，不能通过setValue方法进行修改。

它的equals和hashCode方法和SimpleEntry一致。

3. 实现的Map接口方法

接下来查看AbstractMap抽象类实现了哪些Map接口中的方法。

3.1 public int size()

Map中定义了一个entrySet方法，返回的是Map.Entry的Set集合，直接调用Set集合的size方法即是Map的大小。

3.2 public boolean isEmpty()

调用size方法，等于0即为空。

3.3 public boolean containsValue(Object value)

这个方法的实现较为简单，通过调用entrySet方法获取Set集合的迭代器遍历Map.Entry，获取对应的value与参数value比较。Map可以存储为null的value值，由于value=null在Map中存储比较特殊（不能计算hashCode值），所以在这里也做了判断参数value是否为空。

public boolean containsKey(Object key)

这个方法实现和containsValue一致。

3.4 public V get(Object key)

这个方法实现和containsValue类似，不同的是上面相等返回boolean，这个方法返回value值。

3.5 public V put(K key, V value)

向Map中存入key-value键值对的方法并没有具体实现，会直接抛出一个UnsupportedOperationException异常。

6 public V remove(Object key)

通过参数key删除Map中指定的key-value键值对。这个方法也很简单，也是通过迭代器遍历Map.Entry的Set集合，找到对应key值，通过调用 Iterator.remove() 方法删除Map.Entry。

7. public void putAll(Map? extends K, ? extends V m)

这个方法也很简单遍历传入的Map，调用put方法存入就可以了。

public void clear()

调用entrySet方法获取Set集合再调用Set#clear()方法清空。

keyset

　返回Map key值的Set集合。AbstractMap中定义了一个成员变量“transient SetK keySet”，在JDK7中keySet变量是由volatile修饰的，但在JDK8中并没有使用volatile修饰。在对keySet变量的注释中解释道，访问这些字段的方法本身就没有同步，加上volatile也不能保证线程安全。关于keySet方法的实现就有点意思了。

首先思考该方法是返回key值的Set集合，很自然的能想到一个简单的实现方式，遍历Entry数组取出key值放到Set集合中，类似下面代码：

这就意味着每次调用keySet方法都会遍历Entry数组，数据量大时效率会大大降低。不得不说JDK源码是写得非常好，它并没有采取遍历的方式。如果不遍历Entry，那又如何知道此时Map新增了一个key-value键值对呢？

答案就是在keySet方法内部重新实现了一个新的自定义Set集合，在这个自定义Set集合中又重写了iterator方法，这里是关键，iterator方法返回Iterator接口，而在这里又重新实现了Iterator迭代器，通过调用entrySet方法再调用它的iterator方法。下面结合代码来分析：

五、 Dictionary

Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。

给出键和值，你就可以将值存储在Dictionary对象中。一旦该值被存储，就可以通过它的键来获取它。所以和Map一样， Dictionary 也可以作为一个键/值对列表。Dictionary类已经过时了。在实际开发中，你可以实现Map接口来获取键/值的存储功能。

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比如设计一个公司的通讯录，存放所有员工的通讯信息，就可以拿手机号作为 index，员工的名称、职位等作为 value。用哈希表的方式可以将添加、删除和搜索的时间复杂度控制在 O(1)。

这时创建一个数组，手机号作为 index，然后存放 value。这样能将复杂度控制在 O(1)，但是这种 空间换时间 的方式也造成了一些其他问题，比如空间复杂度大（需要更多的空间），空间使用率极其低，非常浪费内存空间。

哈希表 就是空间换时间的处理方式，但是做了优化，在空间和时间两个纬度中达到适当的平衡。

哈希表也叫做散列表，整体结构就是一个数组 ，哈希表会将 key 用哈希函数处理之后返回 hash（哈希值），hash 就是哈希表中的 index这样的处理方式就可以满足搜索时间是 O(1)，这样的处理方式就可以满足搜索时间是 O(1)。因为哈希表中的 key 可能不具备可比较性，所以要做哈希处理。

在执行哈希函数之后返回的 hash，可能会出现相同的情况 ，这样的情况就是 哈希冲突 。解决哈希冲突常见的方法有这三种：

JDK1.8 解决哈希冲突的方式就是使用链地址法，其中的链表就是通过链表+红黑树的组合来实现 。比如当哈希表中的容量大于等于 64，并且单向链表的节点数大于 8 时，转换为红黑树，不满足这个条件时就使用单向链表。

哈希函数 是生成哈希值的实现方法，哈希函数的实现步骤大致分为两步：

hash_code 是生成哈希值的函数，也可以直接用 JAVA 中的标准函数 hashCode() 。

这里可以用 位运算替换 % 运算，来提高效率。因为 位运算是二进制运算，所以在设计数组的时候，需要将数组的长度设计为 2 的幂次方。

一个良好的哈希函数，可以让生成的哈希值分布更加均匀，减少哈希冲突的次数，最终可以提升哈希表的性能。

Key 的常见类型可能有证书、浮点数、字符串或者自定义对象，不同的类型生成哈希值的方式也会不一样，但是目标是一致的，就是 尽量让每个 Key 的哈希值唯一，尽量让 Key 中的所有信息参与运算 。

比如在 Java 中， Long 的哈希值实现如下代码：

这里的 和 ^ 就是将高 32 bit 和低 32 bit 混合计算出 32 bit 的哈希值。

在计算字符串的哈希值时，可以将字符串拆解成若干个字符，比如 jack，将它拆解成 j、a、c、k（字符的本质就是一个整数，所以 jack 的哈希值可以表示为 j * n3 + a * n2 + c * n1 + k * n0，表达式也可以写成 [(j * n + a) * n + c] * n + k，代码实现如下：

看上面代码时，可以发现，表达式中的 n 使用的是 31 这个数字，那么为什么用 31 呢？

因为 31 不仅符合 22 - 1 , 而且它还是个奇素数（既是技术，又是素数，还是质数），素数和其他数相乘的结果比其他方式更容易产生唯一性，减少哈希冲突。

JDK 中，乘数 n 也是用 31，31 也是经过观测分布结果后的选择，关于 31 的变体可以有以下几种：

31 * i = (25 - 1) * i = i * 25 - i = (i 5) - i

北大青鸟java培训：Java中最常用的集合类框架？

一、HashMap的概述    HashMap可以说是Java中最常用的集合类框架之一,是Java语言中非常典型的数据结构。

   HashMap是基于哈希表的Map接口实现的,此实现提供所有可选的映射操作。

甘肃电脑培训发现存储的是对的映射，允许多个null值和一个null键。

但此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。

 除了HashMap是非同步以及允许使用null外，HashMap类与Hashtable大致相同。

此实现假定哈希函数将元素适当地分布在各桶之间，可为基本操作（get和put）提供稳定的性能。

迭代collection视图所需的时间与HashMap实例的“容量”（桶的数量）及其大小（键-值映射关系数）成比例。

所以，如果迭代性能很重要，则不要将初始容量设置得太高（或将加载因子设置得太低）。

HashMap的实例有两个参数影响其性能：初始容量和加载因子。

容量是哈希表中桶的数量，初始容量只是哈希表在创建时的容量。

加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度。

当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行rehash操作（即重建内部数据结构），从而哈希表将具有大约两倍的桶数。

    通常，默认加载因子(0.75)在时间和空间成本上寻求一种折衷。

加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查询成本（在大多数HashMap类的操作中，包括get和put操作，都反映了这一点）。

在设置初始容量时应该考虑到映射中所需的条目数及其加载因子，以便最大限度地减少rehash操作次数。

如果初始容量大于最大条目数除以加载因子，则不会发生rehash操作。

注意，此实现不是同步的。

如果多个线程同时访问一个HashMap实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。

这通常是通过同步那些用来封装列表的对象来实现的。

但如果没有这样的对象存在，则应该使用{@linkCollections#synchronizedMapCollections.synchronizedMap}来进行“包装”，该方法最好是在创建时完成，为了避免对映射进行意外的非同步操作。

Mapm=Collections.synchronizedMap(newHashMap(...));  二、构造函数HashMap提供了三个构造函数：HashMap()：构造一个具有默认初始容量(16)和默认加载因子(0.75)的空HashMap。

HashMap(intinitialCapacity)：构造一个带指定初始容量和默认加载因子(0.75)的空HashMap。

HashMap(intinitialCapacity,floatloadFactor)：构造一个带指定初始容量和加载因子的空HashMap。

这里提到了两个参数：初始容量，加载因子。

这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中桶的数量，初始容量是创建哈希表时的容量，加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，它衡量的是一个散列表的空间的使用程度，负载因子越大表示散列表的装填程度越高，反之愈小。

对于使用链表法的散列表来说，查找一个元素的平均时间是O(1+a)，因此如果负载因子越大，对空间的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果负载因子太小，那么散列表的数据将过于稀疏，对空间造成严重浪费。

系统默认负载因子为0.75，一般情况下我们是无需修改的。

HashMap是一种支持快速存取的数据结构，要了解它的性能必须要了解它的数据结构。

JAVA数据结构有哪几种？

数组、栈 、队列、链表、树、堆 、图、散列表 。

1：数组是计算机编程语言上，对于“Array”的中文称呼，是用于储存多个相同类型数据的集合。

2：栈是限定仅在表尾进行插入和删除操作的线性表，栈者，存储货物或供旅客住宿的地方，可引申为仓库、中转站，引入到计算机领域里，就是指数据暂时存储的地方，所以才有进栈、出栈的说法。

3：一种特殊的线性表，它只允许在表的前端进行删除操作，而在表的后端进行插入操作。

4：链表，一种物理存储单元上非连续、非顺序的存储结构，数据元素的逻辑顺序是通过链表中的指针链接次序实现的。

5：哈希表，是根据关键码值而直接进行访问的数据结构。也就是说，它通过把关键码值映射到表中一个位置来访问记录，以加快查找的速度。

java哈希表结构的介绍就聊到这里吧，感谢你花时间阅读本站内容，更多关于java 哈希表、java哈希表结构的信息别忘了在本站进行查找喔。

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