Wie Hashmap in Java funktioniert

Hallo! Wenn Sie mit Java arbeiten und eine Datenstruktur benötigen, mit der Sie Schlüssel-Wert-Paare effizient speichern können, sollten Sie wissen, wie HashMap funktioniert. Dies ist eine der am häufigsten verwendeten Implementierungen der Map-Schnittstelle in Java, die Teil des Collections-Frameworks ist. Hier erkläre ich, wie HashMap in Java funktioniert und warum es beim Programmieren so nützlich ist.

Was ist eine HashMap?

Eine HashMap ist eine Datenstruktur, die Elemente in Schlüssel-Wert-Paaren speichert. Ermöglicht das schnelle Abrufen von Gegenständen, während die Schlüssel einzigartig bleiben. Werte können dupliziert werden, aber jeder Schlüssel muss eindeutig sein. HashMap ist bekannt für seine Effizienz bei der Ausführung grundlegender Operationen wie dem Abrufen, Einfügen und Löschen von Elementen, die alle im Durchschnitt eine konstante Zeit (O(1)) in Anspruch nehmen können.

Wie funktioniert eine HashMap intern?

HashMap in Java verwendet eine Technik namens „Hashing“. Wenn ein Schlüssel-Wert-Paar eingefügt wird, wird der Schlüssel zur Berechnung eines Hash-Index verwendet, der bestimmt, wo der Wert in der Karte gespeichert wird. Hier ist der grundlegende Prozess:

• Hashing: Wenn Sie ein Element hinzufügen, wird die Methode hashCode() des Schlüssels aufgerufen, um einen Hash-Code zu berechnen, der dann in einen Index für die Tabelle umgewandelt wird Die Daten werden gespeichert.
• Kollisionsbehandlung: Zwei oder mehr Schlüssel können den gleichen Hash haben und zu Kollisionen führen. HashMap verarbeitet Kollisionen mithilfe einer verknüpften Liste für jeden Eintrag in der Tabelle. In neueren Versionen von Java wird die verknüpfte Liste zu einem ausgeglichenen Binärbaum, wenn die Anzahl der Einträge in einem bestimmten Index größer wird als a bestimmte Schwelle. Dies verbessert die Worst-Case-Leistung von der linearen zur logarithmischen Zeit.
• Größenänderung: Wenn die Anzahl der Elemente in der HashMap ihre Ladekapazität überschreitet (das ist die Größe des internen Arrays multipliziert mit dem Ladefaktor), wird das Array verkleinert. Dazu gehört die Erstellung eines neuen, größeren Arrays und die Neuberechnung des Index für jedes Element in der Karte.

HashMap-Nutzungsbeispiel

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put(""apple"", 50);
map.put(""Banane"", 30);
map.put(""cherry"", 20);

// Ein Element abrufen
Ganzzahliger Preis = map.get(""banana""); // Gibt 30 zurück
System.out.println(""Bananenpreis: "" + Preis);

// Überprüfen Sie die Existenz eines Schlüssels
boolean hasApple = map.containsKey(""apple""); // gibt true zurück
System.out.println(""Enthält es Apple?: "" + hasApple);

Überlegungen zur Verwendung

• Unveränderliche Schlüssel: Verwenden Sie immer unveränderliche Objekte als Schlüssel, um Probleme bei der Berechnung des Hashs zu vermeiden, nachdem das Objekt geändert wurde.
• Parallelität: HashMap ist nicht sicher für die gleichzeitige Verwendung. Wenn mehrere Threads gleichzeitig eine HashMap ändern, muss diese extern synchronisiert werden oder ConcurrentHashMap verwendet werden.

Zusammenfassend ist HashMap ein äußerst nützliches Tool in Java zum effizienten Speichern und Abrufen von Daten. Wenn Sie verstehen, wie es funktioniert, können Sie es in Ihren Projekten effektiver einsetzen. Ich hoffe, diese Erklärung hat Ihnen geholfen, besser zu verstehen, wie HashMap in Java funktioniert!