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Java基础关键_021_集合（五）

news 来源：原创 2025/5/17 23:56:06

目  录

一、HashMap

1.key 存储自定义类型

2.Hash 表存储原理

 3.重写 hashCode 和 equals 方法

4.key 为 null 

5.jdk 8 后新特性

（1）初始化时

（2）插入

（3）数据结构

6.容量 

 二、LinkedHashMap

1.说明

2.实例 

三、Hashtable

1.说明

2.实例

3.特有方法

四、Properties

1.说明

2.实例

一、HashMap

1.key 存储自定义类型

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    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 String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", 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);
    }
}

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Student, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        Student s1 = new Student("瑶", 18);
        Student s2 = new Student("刘禅", 19);
        Student s3 = new Student("朵莉亚", 20);
        Student s4 = new Student("蔡文姬", 21);
        Student s5 = new Student("钟馗", 22);
        Student s6 = new Student("钟馗", 22);

        System.out.println(s5.equals(s6));  // true

        System.out.println(s5.hashCode());  // 990368553
        System.out.println(s6.hashCode());  // 1096979270
        System.out.println(s5.hashCode() % 16); // 9
        System.out.println(s6.hashCode() % 16); // 6

        hashMap.put(s1, 1);
        hashMap.put(s2, 2);
        hashMap.put(s3, 3);
        hashMap.put(s4, 4);
        hashMap.put(s5, 5);
        hashMap.put(s6, 6);

        Set<Map.Entry<Student, Integer>> entries = hashMap.entrySet();
        for (Map.Entry<Student, Integer> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
        }
        /*
        * Student{name='钟馗', age=22}:6
        * Student{name='刘禅', age=19}:2
        * Student{name='蔡文姬', age=21}:4
        * Student{name='朵莉亚', age=20}:3
        * Student{name='瑶', age=18}:1
        * Student{name='钟馗', age=22}:5
        * */
    }
}

        思考：为什么重写了 equals 方法，证明 5，6 两个 key 相同，但仍然会存储呢？

2.Hash 表存储原理

  1. 先调用 key 的 hashCode 方法，生成哈希值；
  2. 将哈希值对数组长度进行取模运算，即【 哈希值 % 数组长度 】，计算出对应的索引值；
  3. 如果索引处没有存储元素，则将键值对封装为 Node 对象，然后存入该位置中；
  4. 如果索引处有元素，则遍历整个单链表。若遍历出节点的 key 与添加键值对的 key 相同，则做覆盖操作；若遍历出无 key 相同，则把添加的键值对封装成 Node 对象，然后插入单链表的末尾；
  5. 产生哈希冲突的情况：
    1. 不同的 key 获得相同的哈希值；
    2. 通过 key 得到不同的哈希值，但是通过【 哈希值 % 数组长度 】得到的结果相同。
  1. 一个好的哈希函数，是散列分布均匀的；
  2. 解决哈希冲突：将冲突的结点挂在同一链表上或同一红黑树上。 

 3.重写 hashCode 和 equals 方法

        对于 1 中的思考，应该从以下方面考虑。

        如果调用 equals 方法，结果是 true，说明两个对象相同，但仍然存储说明没有发生哈希碰撞。由 2 的 Hash 表存储原理可知，要发生哈希碰撞有两种情况，此时应该要两个相同 key 生成的哈希值相同，才能避免重复存储。所以需要同时重写 hashCode 方法和 equals 方法。

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    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 String toString() {
        return "Student{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", 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);
    }
}
public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Student, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        Student s1 = new Student("瑶", 18);
        Student s2 = new Student("刘禅", 19);
        Student s3 = new Student("朵莉亚", 20);
        Student s4 = new Student("蔡文姬", 21);
        Student s5 = new Student("钟馗", 22);
        Student s6 = new Student("钟馗", 22);

        System.out.println(s5.equals(s6));  // true

        System.out.println(s5.hashCode());  // 37783039
        System.out.println(s6.hashCode());  // 37783039
        System.out.println(s5.hashCode() % 16); // 15
        System.out.println(s6.hashCode() % 16); // 15

        hashMap.put(s1, 1);
        hashMap.put(s2, 2);
        hashMap.put(s3, 3);
        hashMap.put(s4, 4);
        hashMap.put(s5, 5);
        hashMap.put(s6, 6);

        Set<Map.Entry<Student, Integer>> entries = hashMap.entrySet();
        for (Map.Entry<Student, Integer> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
        }
        /*
         * Student{name='瑶', age=18}:1
         * Student{name='刘禅', age=19}:2
         * Student{name='蔡文姬', age=21}:4
         * Student{name='朵莉亚', age=20}:3
         * Student{name='钟馗', age=22}:6
         * */
    }
}

4.key 为 null 

        key 可以为 null，但只能存在一个，多者会被覆盖。

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put(null,"齐");
        hashMap.put(1,"楚");
        hashMap.put(2,"秦");
        hashMap.put(3,"燕");
        hashMap.put(4,"赵");
        hashMap.put(5,"魏");
        hashMap.put(null,"韩");
        System.out.println(hashMap);    // {null=韩, 1=楚, 2=秦, 3=燕, 4=赵, 5=魏}
    }
}

5.jdk 8 后新特性

（1）初始化时

  1. jdk 8 之前，构造方法执行时初始化 table 数组；
  2. jdk 8 之后，第一次调用 put 方法时初始化 table 数组。

（2）插入

  1. jdk 8 之前，头插法；
  2. jdk 8 之后，尾插法。

（3）数据结构

  1. jdk 8 之前，是数组与单向链表的结合；

  2.  jdk 8 之后，是数组、单向链表和红黑树的结合；

  3. 最开始使用单向链表解决哈希冲突。若 结点数 >= 8 且 table 长度 >= 64，则单向链表转换为红黑树；

  4. 当删除红黑树上的结点时，当 结点数 <= 6 时，红黑树转换为单向链表。

6.容量 

  1. 默认情况下，数组长度为 16；
  2. HashMap 容量永远是 2 的次幂，例如：2、4、8、16、32、64……。原因有两点：为了提高哈希计算效率和减少哈希冲突，让散列分布更均匀；
  3. 哈希表中元素越来越多时，因为数组长度固定，所以散列碰撞的几率也随之增大，从而导致单链表过长，降低了哈希表的性能；
  4. 当执行 put 操作时，如果 HashMap 中存储元素的个数超过【数组长度 * 负载因子】的结果（负载因子即 loadFactor，默认值一般为 0.75 ），则需要扩容；
  5. 扩容即把数组大小扩大一倍，然后遍历哈希表中元素，将其重新均匀分散；
  6. 扩容是一个非常消耗性能的操作，所以建议预测需要存储元素的个数；
  7. 例如：设置哈希表的容量为 15，实际创建完 HashMap对象后，实际容量是 12 。因为 HashMap 的容量永远为 2 的次幂，最接近 15 的是 16，16 * 0.75 = 12 。

 二、LinkedHashMap

1.说明

  1. 是 HashMap 的子类，两者用法基本一致；
  2. 但 LinkedHashMap 是有序不可重复的（插入顺序与读取顺序一致且不可重复）；
  3. 通过双向链表记录来保证插入顺序；
  4. 效率较 HashMap 低一些；
  5. 其 key 也需要同时重写 equals 和 hashCode 方法；
  6. 底层是哈希表与双向链表结合的数据结构；
  7. key 可以为 null，但只能存在一个，多者会被覆盖。

2.实例 

public class LinkedHashMapTest {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashMap<Integer, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
        linkedHashMap.put(1, "小禾");
        linkedHashMap.put(2, "小明");
        linkedHashMap.put(3, "小红");
        linkedHashMap.put(4, "小雯");
        linkedHashMap.put(5, "小凡");
        linkedHashMap.put(5, "小州");

        Set<Map.Entry<Integer, String>> entries = linkedHashMap.entrySet();
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
        }
        /*
        * 1:小禾
        * 2:小明
        * 3:小红
        * 4:小雯
        * 5:小州
        * */
    }
}

三、Hashtable

1.说明

  1. 和 HashMap 一样，底层也是哈希表；
  2. Hashtable 是线程安全的，方法上都有 synchronized 关键字；
  3. 初始化容量是 11，默认负载因子是 0.75；
  4. 扩容后的容量是原容量的 2 倍；
  5. key 和 value 都不能是 null 。

2.实例

public class HashtableTest {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<Integer, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put(1, "老张");
        hashtable.put(2, "老王");
        hashtable.put(3, "老李");
        hashtable.put(4, "老赵");
        hashtable.put(5, "老孙");
//        hashtable.put(null, "老冯");  // java.lang.NullPointerException
//        hashtable.put(6, null); // java.lang.NullPointerException

        Set<Map.Entry<Integer, String>> entries = hashtable.entrySet();
        for (Map.Entry<Integer, String> entry : entries) {
            System.out.println(entry.getKey() + ":" + entry.getValue());
        }
        /*
        * 5:老孙
        * 4:老赵
        * 3:老李
        * 2:老王
        * 1:老张
        * */
    }
}

3.特有方法

ublic class HashtableTest {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<Integer, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put(1, "老张");
        hashtable.put(2, "老王");
        hashtable.put(3, "老李");

        /**
         * 特有方法
         */
        // 获取所有的key
        Enumeration<Integer> keys = hashtable.keys();
        while (keys.hasMoreElements()) {
            System.out.print(keys.nextElement() + "\t");
        }
        // 3	2	1

        System.out.println();
        // 获取所有的value
        Enumeration<String> values = hashtable.elements();
        while (values.hasMoreElements()) {
            System.out.print(values.nextElement() + "\t");
        }
        // 老李	老王	老张
    }
}

四、Properties

1.说明

  1. 属性类；
  2. 继承 Hashtable，也是一个线程安全的 Map 集合；
  3. 一般和 java 程序中属性配置文件联合使用；
  4. 该类不支持泛型，key 和 value 都是固定的 String 类型。

2.实例

public class PropertiesTest {
    public static void main(String[] args) {
        Properties p = new Properties();
        p.setProperty("name", "张三");
        p.setProperty("age", "18");
        p.setProperty("sex", "男");
        p.setProperty("address", "北京");

        System.out.println(p.getProperty("name"));  // 张三
        System.out.println(p.getProperty("age"));   // 18
        System.out.println(p.getProperty("sex"));   // 男
        System.out.println(p.getProperty("address"));   // 北京

        Enumeration<?> enumeration = p.propertyNames();
        while (enumeration.hasMoreElements()) {
            String name = (String) enumeration.nextElement();
            String value = p.getProperty(name);
            System.out.println(name + ":" + value);
        }
        /*
        * address:北京
        * age:18
        * name:张三
        * sex:男
        * */
    }
}

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