HashMap相关(二)

基于哈希表的 Map 接口的实现。此实现提供所有可选的映射操作,并允许使用 null 值和 null 键。(除了不同步和允许使用 null 之外,

HashMap 类与 Hashtable 大致相同。)此类不保证映射的顺序,特别是它不保证该顺序恒久不变。 此实现假定哈希函数将元素正确分布在各桶之间,可为基本操作(get 和 put)提供稳定的性能。迭代集合视图所需的时间与 HashMap 实例的

“容量”(桶的数量)及其大小(键-值映射关系数)的和成比例。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,通过调用 rehash 方法将容量翻倍。 通常,默认加载因子 (.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,以便最大限度地降低

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。 如果很多映射关系要存储在 HashMap 实例中,则相对于按需执行自动的 rehash 操作以增大表的容量来说,使用足够大的初始容量创建它将使得映射关系能更有效地存储。 注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问此映射,而其中至少一个线程从结构上修改了该映射,则它必须 保持外部同步。(结构上的修改是

指添加或删除一个或多个映射关系的操作;仅改变与实例已经包含的键关联的值不是结构上的修改。)这一般通过对自然封装该映射的对象进行同步操作来完成。

如果不存在这样的对象,则应该使用 Collections.synchronizedMap 方法来“包装”该映射。最好在创建时完成这一操作,以防止对映射进行意外的不同步访问,如下所示: Map m = Collections.synchronizedMap(new HashMap(...));

由所有此类的“集合视图方法”所返回的迭代器都是快速失败 的:在迭代器创建之后,如果从结构上对映射进行修改,除非通过迭代器自身的 remove 或 add 方法,

其他任何时间任何方式的修改,迭代器都将抛出 ConcurrentModificationException。因此,面对并发的修改,迭代器很快就会完全失败,而不冒在将来不确定的时间任意发生不确定行为的风险。 注意,迭代器的快速失败行为不能得到保证,一般来说,存在不同步的并发修改时,不可能作出任何坚决的保证。快速失败迭代器尽最大努力抛出 ConcurrentModificationException。

因此,编写依赖于此异常程序的方式是错误的,正确做法是:迭代器的快速失败行为应该仅用于检测程序错误。 此类是 Java Collections Framework 的成员。

本文重点介绍HashMap。首先介绍一下什么是Map。在数组中我们是通过数组下标来对其内容索引的,而在Map中我们通过对象来对对象进行索引,用来索引的对象叫做key,其对应的对象叫做value。在下文中会有例子具体说明。

再来看看HashMap和TreeMap有什么区别。HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找,而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序,如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap(HashMap中元素的排列顺序是不固定的)。

import Java.util.Map; import java.util.HashMap; import java.util.Set; import java.util.HashSet; import java.util.Iterator; import java.util.Hashtable; import java.util.TreeMap; class HashMaps { public static void main(String[] args) { Map map=new HashMap(); map.put("a", "aaa"); map.put("b", "bbb"); map.put("c", "ccc"); map.put("d", "ddd"); Iterator iterator = map.keySet().iterator(); while (iterator.hasNext()) { Object key = iterator.next(); System.out.println("map.get(key) is :"+map.get(key)); } Hashtable tab=new Hashtable(); tab.put("a", "aaa"); tab.put("b", "bbb"); tab.put("c", "ccc"); tab.put("d", "ddd"); Iterator iterator_1 = tab.keySet().iterator(); while (iterator_1.hasNext()) { Object key = iterator_1.next(); System.out.println("tab.get(key) is :"+tab.get(key)); } TreeMap tmp=new TreeMap(); tmp.put("a", "aaa"); tmp.put("b", "bbb"); tmp.put("c", "ccc"); tmp.put("d", "ddd"); Iterator iterator_2 = tmp.keySet().iterator(); while (iterator_2.hasNext()) { Object key = iterator_2.next(); System.out.println("tmp.get(key) is :"+tmp.get(key)); } } } 执行完后,果然是这样的(hashmap是没有顺序的,而treemap则是按顺序排列的哦!!)

下面就要进入本文的主题了。先举个例子说明一下怎样使用HashMap:

import java.util.*;

public class Exp1 { public static void main(String[] args){ HashMap h1=new HashMap(); Random r1=new Random(); for(int i=0;i<1000;i++){ Integer t=new Integer(r1.nextInt(20)); if(h1.containsKey(t)) ((Ctime)h1.get(t)).count++; else h1.put(t, new Ctime()); } System.out.println(h1); } }

class Ctime{ int count=1; public String toString(){ return Integer.toString(count); } }

在HashMap中通过get()来获取value,通过put()来插入value,ContainsKey()则用来检验对象是否已经存在。可以看出,

和ArrayList的操作相比,HashMap除了通过key索引其内容之外,别的方面差异并不大。

前面介绍了,HashMap是基于HashCode的,在所有对象的超类Object中有一个HashCode()方法,但是它和equals方法一样,

并不能适用于所有的情况,这样我们就需要重写自己的HashCode()方法。下面就举这样一个例子:

import java.util.*;

public class Exp2 { public static void main(String[] args){ HashMap h2=new HashMap(); for(int i=0;i<10;i++) h2.put(new Element(i), new Figureout()); System.out.println("h2:"); System.out.println("Get the result for Element:"); Element test=new Element(5); if(h2.containsKey(test)) System.out.println((Figureout)h2.get(test)); else System.out.println("Not found"); } }

class Element{ int number; public Element(int n){ number=n; } }

class Figureout{ Random r=new Random(); boolean possible=r.nextDouble()>0.5; public String toString(){ if(possible) return "OK!"; else return "Impossible!"; } }

在这个例子中,Element用来索引对象Figureout,也即Element为key,Figureout为value。在Figureout中随机生成一个浮点数,如果它比0.5大,打印"OK!",否则打印"Impossible!"。之后查看Element(3)对应的Figureout结果如何。

结果却发现,无论你运行多少次,得到的结果都是"Not found"。也就是说索引Element(3)并不在HashMap中。这怎么可能呢?

原因得慢慢来说:Element的HashCode方法继承自Object,而Object中的HashCode方法返回的HashCode对应于当前的地址,也就是说对于不同的对象,即使它们的内容完全相同,用HashCode()返回的值也会不同。这样实际上违背了我们的意图。因为我们在使用HashMap时,希望利用相同内容的对象索引得到相同的目标对象,这就需要HashCode()在此时能够返回相同的值。在上面的例子中,我们期望new Element(i) (i=5)与 Element test=new Element(5)是相同的,而实际上这是两个不同的对象,尽管它们的内容相同,但它们在内存中的地址不同。因此很自然的,上面的程序得不到我们设想的结果。下面对Element类更改如下:

class Element{ int number; public Element(int n){ number=n; } public int hashCode(){ return number; } public boolean equals(Object o){ return (o instanceof Element) && (number==((Element)o).number); } }

在这里Element覆盖了Object中的hashCode()和equals()方法。覆盖hashCode()使其以number的值作为hashcode返回,这样对于相同内容的对象来说它们的hashcode也就相同了。而覆盖equals()是为了在HashMap判断两个key是否相等时使结果有意义(有关重写equals()的内容可以参考我的另一篇文章《重新编写Object类中的方法 》)。修改后的程序运行结果如下:

h2: Get the result for Element: Impossible!

请记住:如果你想有效的使用HashMap,你就必须重写在其的HashCode()。

还有两条重写HashCode()的原则:

不必对每个不同的对象都产生一个唯一的hashcode,只要你的HashCode方法使get()能够得到put()放进去的内容就可以了。即"不为一原则"。 生成hashcode的算法尽量使hashcode的值分散一些,不要很多hashcode都集中在一个范围内,这样有利于提高HashMap的性能。即"分散原则"。 至于第二条原则的具体原因,有兴趣者可以参考Bruce Eckel的《Thinking in Java》,在那里有对HashMap内部实现原理的介绍,这里就不赘述了。

掌握了这两条原则,你就能够用好HashMap编写自己的程序了。不知道大家注意没有,java.lang.Object中提供的三个方法:clone(),equals()和hashCode()虽然很典型,但在很多情况下都不能够适用,它们只是简单的由对象的地址得出结果。这就需要我们在自己的程序中重写它们,其实java类库中也重写了千千万万个这样的方法。利用面向对象的多态性——覆盖,Java的设计者很优雅的构建了Java的结构,也更加体现了Java是一门纯OOP语言的特性。

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