【Java集合】双列集合HashMap的概念、特点及使用

HashMap是Java中的一个集合类，它实现了Map接口，提供了一种存储键值对的方式。你可以把它想象成一个没有固定大小和形状的储物柜，你可以随时往里面放东西，也可以随时取出东西。而且，这个储物柜还有一个神奇的功能，那就是无论你放进去的是什么，取出来的总是你放进去的那个。

上篇文章讲了Map接口的概念，以及Map接口中的常用方法和对Map集合的遍历，本篇文章我们将继续介绍另一个十分重要的双列集合—HashMap。

一、HashMap 概念

HashMap集合是Map接口的一个实现类，它用于存储键值映射关系，该集合的键和值允许为空，但键不能重复，且集合中的元素是无序的。

特点

HashMap底层是由哈希表结构组成的，其实就是“数组+链表”的组合体，数组是HashMap的主体结构，链表则主要是为了解决哈希值冲突而存在的分支结构。正因为这样特殊的存储结构，HashMap集合对于元素的增、删、改、查操作表现出的效率都比较高。

结构

在java1.8以后采用数组+链表+红黑树的形势来进行存储，通过散列映射来存储键值对，如下图：

• 在初始化时将会给定默认容量为16
• 对key的hashcode进行一个取模操作得到数组下标
• 数组存储的是一个单链表
• 数组下标相同将会被放在同一个链表中进行存储
• 元素是无序排列的
• 链表超过一定长度(TREEIFY_THRESHOLD=8)会转化为红黑树
• 红黑树在满足一定条件会再次退回链表

看到这个图，是不是挺熟悉！没错，这个就是我们在讲Set时，它的内存结构图，当时我们说HashSet的底层就是Map集合，只不过Set只使用了Map集合中的Key，没有使用Value而已。

小练习:

在之前我们已经讲了不少Map的使用方法，本篇中就不做过多解释了，来个小练习，再体会下它的使用。

每位学生（姓名，年龄）都有自己的家庭住址。那么，既然有对应关系，则将学生对象和家庭住址存储到map集合中。学生作为键，家庭住址作为值。

注意：学生姓名相同并且年龄相同视为同一名学生。

编写学生类：

public class Student {
        private String name;
        private int age;
    
        public Student() {
        }
    
        public Student(String name, int age) {
            this.name = name;
            this.age = age;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public int getAge() {
            return age;
        }
    
        public void setAge(int age) {
            this.age = age;
        }
    
        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            if (this == o)
                return true;
            if (o == null || getClass() != o.getClass())
                return false;
            Student student = (Student) o;
            return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
        }
    
        @Override
        public int hashCode() {
            return Objects.hash(name, age);
        }
    }

编写测试类：

public class HashMapTest {
        public static void main(String[] args) {
            //1,创建Hashmap集合对象。
            Map<Student,String>map = new HashMap<Student,String>();
            //2,添加元素。
            map.put(newStudent("lisi",28), "上海");
            map.put(newStudent("wangwu",22), "北京");
            map.put(newStudent("zhaoliu",24), "成都");
            map.put(newStudent("zhouqi",25), "广州");
            map.put(newStudent("wangwu",22), "南京");
            
            //3,取出元素。键找值方式
            Set<Student>keySet = map.keySet();
            for(Student key: keySet){
                Stringvalue = map.get(key);
                System.out.println(key.toString()+"....."+value);
            }
        }
    }

当给HashMap中存放自定义对象时，如果自定义对象作为key存在，这时要保证对象唯一，必须复写对象的hashCode和equals方法(如果忘记，请回顾HashSet存放自定义对象)。

如果要保证map中存放的key和取出的顺序一致，可以使用java.util.LinkedHashMap集合来存放。

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二、LinkedHashMap

我们知道HashMap保证成对元素唯一，并且查询速度很快，可是成对元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，还要速度快怎么办呢？

在HashMap下面有一个子类LinkedHashMap，它继承自HashMap。特别的是，LinkedHashMap在HashMap的基础上维护了一个双向链表，可以按照插入顺序或者访问顺序来迭代元素。

此外，LinkedHashMap结合了HashMap的数据操作和LinkedList的插入顺序维护的特性，因此也可以被看做是HashMap与LinkedList的结合。它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。

把上个练习使用LinkedHashMap演示一下

publicclass LinkedHashMapDemo {
        publicstaticvoid main(String[] args) {
    
            //Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
            
            LinkedHashMap<String, String> map = new LinkedHashMap<String, String>();
            map.put("马云", "阿里巴巴");
            map.put("马化腾", "腾讯");
            map.put("李彦宏", "百度");
            Set<Entry<String, String>> entrySet = map.entrySet();
            for (Entry<String, String> entry : entrySet) {
                System.out.println(entry.getKey() + " " + entry.getValue());
            }
        }
    }

三、总结

总的来说，HashMap是Java中的一个强大工具，它可以帮助我们高效地处理大量的数据。但是，我们也需要注意，虽然HashMap的性能很高，但如果不正确地使用它，可能会导致内存泄漏或者数据丢失的问题。因此，我们需要正确地理解和使用HashMap，才能充分发挥它的强大功能。

本系列文章写到这里，基本上就告一段落了，主要为大家介绍了集合家族的基础知识，希望能够帮助大家深入理解集合。

在这个系列文章中，我们讲述了单列和双列集合的家族体系以及简单的使用。集合中不少的实现类，我们并未讲述，大家下来可以通过Java的API文档，去学习使用。还是那句话，熟能生巧！只看不练，假把式！