【JAVA基础】HashMap详细

在Java中，HashMap是一个非常重要的集合类，它实现了Map接口，提供了一种存储键值对（key-value pairs）的方式。
HashMap是Java中一个非常强大和灵活的集合类，适用于需要快速查找、插入和删除操作的场景。然而，在使用时需要注意其线程安全性、哈希冲突以及扩容开销等问题。

特性

键值对存储：

HashMap存储的是键值对，其中键是唯一的，每个键都映射到一个值。

无序性：

HashMap不保证映射的顺序，即不保证元素是按照插入顺序或任何其他特定顺序存储的。
允许一个null键和多个null值：HashMap允许最多有一个null键和任意数量的null值。

基于哈希表：

HashMap的实现基于哈希表，这提供了快速的查找、插入和删除操作。

非同步：

HashMap是非线程安全的，如果在多线程环境中使用，需要外部同步。
工作原理

哈希函数：

HashMap使用键的hashCode()方法计算哈希值，该哈希值用于确定键在内部数组（桶数组）中的位置。

冲突解决：

如果两个键的哈希值相同（哈希冲突），HashMap使用链表（在Java 8及更高版本中，链表长度超过一定阈值时会转换为红黑树）来存储这些具有相同哈希值的键-值对。

负载因子和扩容：

HashMap有一个负载因子（默认值为0.75），当HashMap中的元素数量超过容量（桶数组的长度）与负载因子的乘积时，会进行扩容操作，通常是将容量翻倍，并重新哈希所有现有的键。

主要方法

put(K key, V value)：将指定的键与指定的值关联起来，并返回先前的值（如果键已经存在）。
get(Object key)：返回与指定键关联的值，如果键不存在，则返回null。
remove(Object key)：从映射中移除指定键的键值对，并返回与键关联的值（如果键存在）。
containsKey(Object key)：检查映射中是否包含指定的键。
containsValue(Object value)：检查映射中是否包含指定的值。
size()：返回映射中的键值对数量。
isEmpty()：检查映射是否为空。
keySet()：返回包含映射中所有键的Set视图。
values()：返回包含映射中所有值的Collection视图。
entrySet()：返回包含映射中所有键值对的Set视图。

使用注意事项

1. 线程安全：HashMap是非线程安全的，如果在多线程环境中使用，需要外部同步，或者使用ConcurrentHashMap。
2. 哈希冲突：虽然HashMap内部有解决哈希冲突的机制，但过多的哈希冲突会影响性能。因此，设计良好的哈希函数和选择合适的负载因子很重要。
3. 迭代顺序：HashMap不保证迭代顺序，如果需要保持元素的插入顺序，可以使用LinkedHashMap。
4. 扩容开销：扩容是一个相对昂贵的操作，因为它需要分配新的内部数组并重新哈希所有现有的键。因此，在初始化HashMap时，如果知道大约的元素数量，可以指定一个合适的初始容量来减少扩容次数。