Як HashMap працює у Java?

1. Country.java

package org.arpit.javapostsforlearning;
public class Country {

 String name;
 long population;

 public Country(String name, long population) {
  super();
  this.name = name;
  this.population = population;
 }
 public String getName() {
  return name;
 }
 public void setName(String name) {
  this.name = name;
 }
 public long getPopulation() {
  return population;
 }
 public void setPopulation(long population) {
  this.population = population;
 }

 // если длина имени в об'єкте Country - четное число,
 // то возвращаем 31(любое случайное число), а если нечетное - 95 (любое случайное число).
 // указанный ниже метод - это не самый лучший способ генерации хеш-кода,
 // но мы воспользуемся им для более четкого понимания хеш-карт.

 @Override
 public int hashCode() {
  if(this.name.length()%2==0)
   return 31;
  else
   return 95;
 }
 @Override
 public boolean equals(Object obj) {

  Country other = (Country) obj;
   if (name.equalsIgnoreCase((other.name)))
   return true;
  return false;
 }
}

2. HashMapStructure.java(main class)

import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;

public class HashMapStructure {

    /**
     * @author Arpit Mandliya
     */
    public static void main(String[] args) {

        Country india=new Country("India",1000);
        Country japan=new Country("Japan",10000);

        Country france=new Country("France",2000);
        Country russia=new Country("Russia",20000);

        HashMap<country,string> countryCapitalMap=new HashMap<country,string>();
        countryCapitalMap.put(india,"Delhi");
        countryCapitalMap.put(japan,"Tokyo");
        countryCapitalMap.put(france,"Paris");
        countryCapitalMap.put(russia,"Moscow");

        Iterator<country> countryCapitalIter=countryCapitalMap.keySet().iterator();//установите
        //debug-точку на этой строке(23)
        while(countryCapitalIter.hasNext())
        {
            Country countryObj=countryCapitalIter.next();
            String capital=countryCapitalMap.get(countryObj);
            System.out.println(countryObj.getName()+"----"+capital);
            }
        }
}

1. Є масив Entry[]із 16 осередків з ім'ям table;

2. У цьому масиві зберігаються об'єкти класу Entry. Клас HashMapмає внутрішній клас — Entry. І екземплярами цього класу є пари ключ-значення. Давайте поглянемо на структуру класу Entry:

static class Entry implements Map.Entry
        {
                final K key;
                V value;
                Entry next;
                final int hash;
                ...//продолжение кода
        }

3. Щоразу, коли ми намагаємося створити пару ключ-значення в хеш-карті, для цієї пари створюється об'єкт класу Entry, і він буде зберігатися у вказаній вище таблиці Entry[]. А тепер вам має бути цікаво, куди саме в цій таблиці буде записаний цей об'єкт (у якийсь осередок). Для ключа з пари ключ-значення обчислюється хеш-код за допомогою методу hashcode(). І цей хеш-код використовується для обчислення номера комірки таблиці Entry[];

4. Тепер, якщо ви подивитеся на комірку 10 таблиці, ви побачите об'єкт класу Entryз ім'ям HashMap$Entry;

5. Ми додали 4 пари ключ-значення, але у масиві тільки 2!!! Це тому, що якщо 2 об'єкти мають однаковий хеш-код, то вони зберігатимуться в одному осередку. Але як? Об'єкти зберігатимуться у вигляді зв'язкового списку ( LinkedList).

Hashcode for Japan = 95 так як длина слова Japan имеет нечетное количество букв.
Hashcode for India = 95 так як длина слова India имеет нечетное количество букв.
HashCode for Russia = 31 так як длина слова Russia имеет четное количество букв.
HashCode for France = 31 так як длина слова France имеет четное количество букв.

Put:

/**
  * Метод связывает указанное значення с указанным ключом в данной хэш-карте. Если
  * карта до этого уже содержала некоторое значення, соответствующее этому ключу,
  * то старое значення заменяется на указанное.
  * @param key
  *            ключ, с которым связывается указанное значення
  * @param value
  *            значення, связываемое с указанным ключом
  * @возвращает значення связанное с <tt>ключом</tt>, або <tt>null</tt>,
  *         если ниякое значення не соответствует <tt>ключу</tt>. ( Возврат <tt>null</tt>
  *         может так же говорить о том, что в карте заведомо <tt>null</tt> был связан с
  *         <tt>ключом</tt>.)
  */
 public V put(K key, V value) {
  if (key == null)
   return putForNullKey(value);
  int hash = hash(key.hashCode());
  int i = indexFor(hash, table.length);
  for (Entry<k , V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
    V oldValue = e.value;
    e.value = value;
    e.recordAccess(this);
    return oldValue;
   }
  }

  modCount++;
  addEntry(hash, key, value, i);
  return null;
 }

1. Перевіряємо об'єкт keyна рівність null. Якщо так і є, то об'єкт keyбуде збережений в комірці table[0], тому що хеш-код nullзавжди дорівнює 0;

2. Далі об'єкт keyвикликаємо метод hashcode(), який вирахує його хеш-код. Цей хеш-код використовується для визначення осередку масиву, де зберігатиметься об'єкт класу Entry. Іноді буває так, що ця функція hashcodeнаписана не надто вміло, тому розробники JDK створабо другу функцію — hash(), яка в якості аргументу приймає раніше вирахований хеш-код. Якщо цікаво почитати про цю функцію докладніше, можете пройти посилання ;

3. indexFor(hash,table.length)використовується для визначення конкретної комірки в масиві table, в яку буде визначено для зберігання об'єкт класу Entry;

4. Як ми бачабо в нашому прикладі, якщо два об'єкти keyмають однаковий хеш-код (ця ситуація відома як колізія), то вони будуть збережені у формі зв'язкового списку. Тому на цьому етапі ми проводимо ітерацію нашого списку:

• якщо щойно розрахована осередок порожня, то об'єкт класу Entryбуде збережено безпосередньо в цей осередок;

• якщо в цій клітинці вже міститься якийсь об'єкт, тоді відбувається ітерація до елемента, у якого поле nextдорівнює null. Після цього наш об'єкт класу Entryстає наступним у списку;

• що, якщо ми додамо такий самий об'єкт keyще раз? За логікою він має замінити старе значення. Да так і буде. Під час ітерації буде проводитись порівняння ключів за допомогою методу equals()( key.equals(k)). Якщо результатом буде істина, то старе значення буде замінено значення поточного об'єкта Entry.

Get:

/**
  * Повертає значення, которое соответствует указанному ключу, або {@code null}, если
  * данная карта не содержит пары с указанным ключом.
  *
  *
  * <p>
  * Более точно, если в данной карте содержится такой ключ {@code k}
  * с соответствующим ему значенням {@code v}, что {@code (key==null ? k==null : key.equals(k))},
  * то метод возвращает {@code v}; в противном случае возвращается {@code null}.
  * (может быть не более одной такой пары)
  *
  * </p><p>
  * Возвращенное значення {@code null} не <i>обязательно</i> говорит о том, что
  * в карте нет пары с таким указанным ключом; а возможно, что в карте однозначно
  * указано соответствие этого ключа со значенням {@code null}.
  * Можно воспользоваться операцией {@link #containsKey containsKey}, чтобы
  * отличить эти два случая
  * @see #put(Object, Object)
  */
 public V get(Object key) {
  if (key == null)
   return getForNullKey();
  int hash = hash(key.hashCode());
  for (Entry<k , V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
   Object k;
   if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
    return e.value;
  }
  return null;
 }