你的位置:首页 > Java教程

[Java教程]HashMap的key可以是可变的对象吗???


  大家都知道,HashMap的是key-value(键值对)组成的,这个key既可以是基本数据类型对象,如Integer,Float,同时也可以是自己编写的对象,那么问题来了,这个作为key的对象是否能够改变呢?或者说key能否是一个可变的对象?如果可以该HashMap会怎么样?

可变对象

  可变对象是指创建后自身状态能改变的对象。换句话说,可变对象是该对象在创建后它的哈希值(由类的hashCode()方法可以得出哈希值)可能被改变

  为了能直观的看出哈希值的改变,下面编写了一个类,同时重写了该类的hashCode()方法和它的equals()方法【至于为什么要重写equals方法可以看博客:http://www.cnblogs.com/0201zcr/p/4769108.html】,在查找和添加(put方法)的时候都会用到equals方法。

  在下面的代码中,对象MutableKey的键在创建时变量 i=10 j=20,哈希值是1291。

  然后我们改变实例的变量值,该对象的键 i 和 j 从10和20分别改变成30和40。现在Key的哈希值已经变成1931。

  显然,这个对象的键在创建后发生了改变。所以类MutableKey是可变的。

  让我们看看下面的示例代码:

public class MutableKey {    private int i;    private int j;     public MutableKey(int i, int j) {        this.i = i;        this.j = j;    }     public final int getI() {        return i;    }     public final void setI(int i) {        this.i = i;    }     public final int getJ() {        return j;    }     public final void setJ(int j) {        this.j = j;    }     @Override    public int hashCode() {        final int prime = 31;        int result = 1;        result = prime * result + i;        result = prime * result + j;        return result;    }     @Override    public boolean equals(Object obj) {        if (this == obj) {            return true;        }        if (obj == null) {            return false;        }        if (!(obj instanceof MutableKey)) {            return false;        }        MutableKey other = (MutableKey) obj;        if (i != other.i) {            return false;        }        if (j != other.j) {            return false;        }        return true;    }}

测试:

public class MutableDemo {   public static void main(String[] args) {     // Object created    MutableKey key = new MutableKey(10, 20);    System.out.println("Hash code: " + key.hashCode());     // Object State is changed after object creation.    key.setI(30);    key.setJ(40);    System.out.println("Hash code: " + key.hashCode());  }}

结果:

Hash code: 1291
Hash code: 1931

   只要MutableKey 对象的成员变量i或者j改变了,那么该对象的哈希值改变了,所以该对象是一个可变的对象。

HashMap如何存储键值对

  HashMap底层是使用Entry对象数组存储的,而Entry是一个单项的链表。当调用一个put()方法将一个键值对添加进来是,先使用hash()函数获取该对象的hash值,然后调用indexFor方法查找到该对象在数组中应该存储的下标,假如该位置为空,就将value值插入,如果该下标出不为空,则要遍历该下标上面的对象,使用equals方法进行判断,如果遇到equals()方法返回真的则进行替换,否则将其插入,源码详解可看:http://www.cnblogs.com/0201zcr/p/4769108.html。

  查找时只需要查询通过key值获取获取hash值,然后找到其下标,遍历该下标下面的Entry对象即可查找到value。【具体看下面源码及其解释】

在HashMap中使用可变对象作为Key带来的问题

  如果HashMap Key的哈希值在存储键值对后发生改变,Map可能再也查找不到这个Entry了

public V get(Object key)  {  // 如果 key 是 null,调用 getForNullKey 取出对应的 value   if (key == null)    return getForNullKey();  // 根据该 key 的 hashCode 值计算它的 hash 码  int hash = hash(key.hashCode());  // 直接取出 table 数组中指定索引处的值,  for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];    e != null;    // 搜索该 Entry 链的下一个 Entr     e = e.next)     // ①  {    Object k;    // 如果该 Entry 的 key 与被搜索 key 相同    if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key      || key.equals(k)))      return e.value;  }  return null;  }  

  上面是HashMap的get()方法源码,通过上面我们可以知道,如果 HashMap 的每个 bucket 里只有一个 Entry 时,HashMap 可以根据索引、快速地取出该 bucket 里的 Entry;在发生“Hash 冲突”的情况下,单个 bucket 里存储的不是一个 Entry,而是一个 Entry 链系统只能必须按顺序遍历每个 Entry,直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端(该 Entry 是最早放入该 bucket 中),那系统必须循环到最后才能找到该元素。 

  同时我们也看到,判断是否找到该对象,我们还需要判断他的哈希值是否相同,假如哈希值不相同,根本就找不到我们要找的值。

  如果Key对象是可变的,那么Key的哈希值就可能改变。在HashMap中可变对象作为Key会造成数据丢失。

  下面的例子将会向你展示HashMap中有可变对象作为Key带来的问题。

import java.util.HashMap;import java.util.Map; public class MutableDemo1 {   public static void main(String[] args) {     // HashMap    Map<MutableKey, String> map = new HashMap<>();     // Object created    MutableKey key = new MutableKey(10, 20);     // Insert entry.    map.put(key, "Robin");     // This line will print 'Robin'    System.out.println(map.get(key));     // Object State is changed after object creation.    // i.e. Object hash code will be changed.    key.setI(30);     // This line will print null as Map would be unable to retrieve the    // entry.    System.out.println(map.get(key));  }}

输出:

Robinnull

 

如何解决

  在HashMap中使用不可变对象。在HashMap中,使用String、Integer等不可变类型用作Key是非常明智的。 

  我们也能定义属于自己的不可变类

  如果可变对象在HashMap中被用作键,那就要小心在改变对象状态的时候,不要改变它的哈希值了。我们只需要保证成员变量的改变能保证该对象的哈希值不变即可。

  在下面的Employee示例类中,哈希值是用实例变量id来计算的。一旦Employee的对象被创建,id的值就不能再改变。只有name可以改变,但name不能用来计算哈希值。所以,一旦Employee对象被创建,它的哈希值不会改变。所以Employee在HashMap中用作Key是安全的。

import java.util.HashMap;import java.util.Map; public class MutableSafeKeyDemo {   public static void main(String[] args) {    Employee emp = new Employee(2);    emp.setName("Robin");     // Put object in HashMap.    Map<Employee, String> map = new HashMap<>();    map.put(emp, "Showbasky");     System.out.println(map.get(emp));     // Change Employee name. Change in 'name' has no effect    // on hash code.    emp.setName("Lily");    System.out.println(map.get(emp));  }} class Employee {  // It is specified while object creation.  // Cannot be changed once object is created. No setter for this field.  private int id;  private String name;   public Employee(final int id) {    this.id = id;  }   public final String getName() {    return name;  }   public final void setName(final String name) {    this.name = name;  }   public int getId() {    return id;  }   // Hash code depends only on 'id' which cannot be  // changed once object is created. So hash code will not change  // on object's state change  @Override  public int hashCode() {    final int prime = 31;    int result = 1;    result = prime * result + id;    return result;  }   @Override  public boolean equals(Object obj) {    if (this == obj)      return true;    if (obj == null)      return false;    if (getClass() != obj.getClass())      return false;    Employee other = (Employee) obj;    if (id != other.id)      return false;    return true;  }}

输出

ShowbaskyShowbasky

   致谢:感谢您的耐心阅读!