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HashMap 是 Java 集合框架中的一部分，它实现了 Map<K, V> 接口，用于存储键值对（key-value pairs）。在 HashMap 中，每个键都是唯一的，而值可以重复。它基于哈希表实现，允许快速的插入、删除和查找操作，平均时间复杂度为 O(1)。

主要特性

• 键的唯一性：在一个 HashMap 实例中，不允许有重复的键。如果尝试添加一个与已有键相同的键值对，新的值会替换旧的值。
• 无序性：HashMap 不保证元素的顺序，即元素插入的顺序和迭代时获取的顺序可能不同。
• 非线程安全：HashMap 不是同步的，这意味着它不是线程安全的。如果需要在多线程环境中使用，必须自行确保同步机制，或者使用 Collections.synchronizedMap 方法包装，或直接使用 ConcurrentHashMap。
• 允许 null 键和值：HashMap 允许有一个 null 键和多个 null 值。

基本操作

添加元素

使用 put(K key, V value) 方法来添加键值对到 HashMap 中。

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

获取元素

使用 get(Object key) 方法根据键获取对应的值。

String value = map.get(1); // 返回 "Apple"

删除元素

使用 remove(Object key) 方法根据键删除键值对。

map.remove(1);

检查键是否存在

使用 containsKey(Object key) 方法检查某个键是否存在于 HashMap 中。

boolean exists = map.containsKey(1);

迭代 HashMap

可以通过 entrySet() 方法返回一个包含映射关系的集合，然后进行迭代。

for (Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet()) {System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
}

工作原理

HashMap 的工作原理主要依赖于哈希函数。当你将一个键值对放入 HashMap 时，首先计算键的哈希码（通过调用 hashCode() 方法），然后根据哈希码决定该键值对存放在内部数组中的位置。如果有冲突（即不同的键产生了相同的哈希码），HashMap 使用链地址法（chaining）解决冲突，即将冲突的键值对链接在一个链表上。从Java 8开始，当链表长度超过一定阈值时，链表会转换成红黑树以提高查询效率。

性能考量

• 初始容量和加载因子：创建 HashMap 时可以指定其初始容量和加载因子。加载因子是 HashMap 在扩容之前允许的最大填充比例，默认值为0.75。较高的加载因子意味着空间利用率更高，但可能导致更多的哈希冲突，影响性能。
• 扩容操作：当 HashMap 中的元素数量超过了容量乘以加载因子的数量时，HashMap 会自动扩容，通常扩大两倍，并重新计算所有现有元素的位置（rehashing），这是一个相对耗时的操作。

HashMap 是非常灵活和高效的工具，适用于多种场景，尤其是在需要频繁地进行查找、插入和删除操作的情况下。然而，在特定的应用场景下，如需要保持插入顺序或有序遍历等，可能需要考虑其他类型的集合，例如 LinkedHashMap 或 TreeMap。