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揭秘HashMap：实战案例教你轻松掌握集合框架精髓

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HashMap是Java集合框架中非常重要的一种数据结构，它基于哈希表实现，提供了快速的查找、插入和删除操作。在本文中，我们将通过实战案例深入解析HashMap的工作原理，并教你如何在实际项目中灵活运用它。

HashMap简介

HashMap是一个无序的、基于键值对的数据结构，它允许使用任何非null的对象作为键或值。HashMap内部维护了一个数组，每个数组元素是一个链表，链表中的元素是键值对。当插入一个键值对时，HashMap会根据键的哈希值计算其在数组中的位置，然后将键值对插入到对应位置的链表中。

HashMap工作原理

哈希函数

HashMap的核心是哈希函数，它负责将键转换为数组索引。Java中，Object类提供了一个默认的哈希函数，但通常情况下，我们会根据键的特点自定义哈希函数。

public class CustomHashMap {
    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
    private static final double LOAD_FACTOR = 0.75;
    private Entry[] table;

    public CustomHashMap() {
        table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
    }

    static class Entry {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Entry next;

        Entry(int hash, K key, V value, Entry next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
    }

    public V get(Object key) {
        int hash = key == null ? 0 : key.hashCode();
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry e = table[i];
        while (e != null) {
            if ((key == e.key) || (key != null && key.equals(e.key))) {
                return e.value;
            }
            e = e.next;
        }
        return null;
    }

    private int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length - 1);
    }
}

扩容机制

当HashMap中的元素数量超过容量与加载因子的乘积时，需要进行扩容操作。扩容过程中，HashMap会将所有元素重新计算哈希值，并插入到新的数组中。

public void resize() {
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    int newCapacity = oldCapacity << 1;
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    transfer(newTable);
    table = newTable;
}

void transfer(Entry[] newTable) {
    for (Entry e : oldTable) {
        while (e != null) {
            Entry next = e.next;
            int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
            e.next = newTable[i];
            newTable[i] = e;
            e = next;
        }
    }
}

碰撞解决

当两个键具有相同的哈希值时，会发生碰撞。HashMap使用链表来处理碰撞，即具有相同哈希值的键值对会存储在同一个链表中。

实战案例

以下是一个使用HashMap解决实际问题的案例：

案例描述

假设我们需要统计一个字符串数组中每个单词出现的次数。

public static void main(String[] args) {
    String[] words = {"apple", "banana", "apple", "orange", "banana", "banana"};
    Map<String, Integer> wordCount = new HashMap<>();
    for (String word : words) {
        wordCount.put(word, wordCount.getOrDefault(word, 0) + 1);
    }
    System.out.println(wordCount);
}

案例分析

在上述代码中，我们使用HashMap存储每个单词及其出现的次数。对于每个单词，我们首先计算其哈希值，然后将其插入到HashMap中。如果单词已经存在于HashMap中，我们就将其计数加1。

总结

HashMap是Java集合框架中非常重要的一种数据结构，它提供了高效的查找、插入和删除操作。通过本文的实战案例，我们深入了解了HashMap的工作原理，并学会了如何在实际项目中灵活运用它。希望本文能帮助你更好地掌握HashMap，并在你的项目中发挥其优势。

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