HashMap<K, V>

HashMap<K, V> 是 Java 集合框架中用于存储键值对的重要类，它位于 java.util 包下，实现了 Map<K, V> 接口。下面从多个方面为你详细介绍 HashMap<K, V>。

特性

1. 键值对存储：HashMap 以键值对（key - value）的形式存储数据，每个键都是唯一的，键可以为 null，但只能有一个 null 键，值可以有多个 null。
2. 无序性：不保证键值对的存储顺序，即插入的顺序和遍历的顺序可能不同。
3. 基于哈希表实现：利用哈希函数将键映射到哈希表的特定位置，从而实现快速的插入、删除和查找操作。
4. 非线程安全：在多线程环境下，如果多个线程同时访问并修改 HashMap，可能会导致数据不一致或抛出异常。

构造方法

1. HashMap()：创建一个默认初始容量为 16，负载因子为 0.75 的空 HashMap。

import java.util.HashMap;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
    }
}

1. HashMap(int initialCapacity)：创建一个指定初始容量，负载因子为 0.75 的空 HashMap。

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(32);

1. HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：创建一个指定初始容量和负载因子的空 HashMap。

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(32, 0.8f);

1. HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：创建一个包含指定 Map 中所有键值对的 HashMap。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> anotherMap = new HashMap<>();
        anotherMap.put("apple", 1);
        HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(anotherMap);
    }
}

常用方法

1. 插入和更新操作put(K key, V value)：将指定的键值对插入到 HashMap 中。如果键已经存在，则更新该键对应的值。返回该键之前关联的值，如果键不存在则返回 null。

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
Integer oldValue = map.put("apple", 1);

- **`putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)`**：将指定 `Map` 中的所有键值对复制到当前 `HashMap` 中。

Map<String, Integer> anotherMap = new HashMap<>();
anotherMap.put("banana", 2);
map.putAll(anotherMap);

1. 删除操作remove(Object key)：从 HashMap 中移除指定键对应的键值对。返回该键关联的值，如果键不存在则返回 null。

Integer removedValue = map.remove("apple");

1. 查询操作get(Object key)：返回指定键关联的值，如果键不存在则返回 null。

Integer value = map.get("apple");

- **`containsKey(Object key)`**：判断 `HashMap` 中是否包含指定的键，包含返回 `true`，否则返回 `false`。

boolean hasKey = map.containsKey("apple");

- **`containsValue(Object value)`**：判断 `HashMap` 中是否包含指定的值，包含返回 `true`，否则返回 `false`。

boolean hasValue = map.containsValue(1);

- **`size()`**：返回 `HashMap` 中键值对的数量。

int size = map.size();

1. 遍历操作keySet()：返回一个包含 HashMap 中所有键的 Set 视图。可以通过遍历该 Set 来访问 HashMap 中的键和对应的值。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1);
map.put("banana", 2);
Set<String> keySet = map.keySet();
for (String key : keySet) {
    Integer value = map.get(key);
    System.out.println(key + ": " + value);
}

- **`values()`**：返回一个包含 `HashMap` 中所有值的 `Collection` 视图。

import java.util.Collection;

Collection<Integer> values = map.values();
for (Integer value : values) {
    System.out.println(value);
}

- **`entrySet()`**：返回一个包含 `HashMap` 中所有键值对的 `Set` 视图，每个键值对用 `Map.Entry<K, V>` 对象表示。这种方式是最常用的遍历 `HashMap` 的方式，因为它可以同时访问键和值，并且效率较高。

import java.util.Map.Entry;

Set<Entry<String, Integer>> entrySet = map.entrySet();
for (Entry<String, Integer> entry : entrySet) {
    String key = entry.getKey();
    Integer value = entry.getValue();
    System.out.println(key + ": " + value);
}

注意事项

1. 哈希冲突：当不同的键通过哈希函数计算得到相同的哈希值时，会发生哈希冲突。HashMap 使用链表或红黑树来解决哈希冲突。当链表长度超过 8 且数组长度大于 64 时，链表会转换为红黑树，以提高查找效率。
2. 负载因子和扩容：负载因子（默认为 0.75）表示哈希表在达到多满时进行扩容。当哈希表中的键值对数量超过 容量 * 负载因子 时，会进行扩容操作，将哈希表的容量扩大为原来的 2 倍，并重新计算所有键的哈希位置。
3. 线程安全问题：如果需要在多线程环境下使用，可以考虑使用 ConcurrentHashMap 或通过 Collections.synchronizedMap 方法将 HashMap 包装成线程安全的 Map。

import java.util.Collections;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

Map<String, Integer> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

综上所述，HashMap 是一个非常实用的集合类，适合在大多数需要存储键值对的场景中使用，但在多线程环境下需要注意线程安全问题。