Java HashMap类中的put()方法

Java HashMap是一个基于哈希表的Map接口实现类，它允许使用null作为key和value，并按照哈希算法来存储和访问元素。在HashMap中，put()方法是用来添加元素的，本文将详细介绍put()方法的使用方式和实现原理。

方法定义

HashMap中的put()方法有两种重载方式：

1. put(K key, V value)

该方法将一个key-value对添加到HashMap中，如果key已经存在于Map中，则会将原有value替换成新的value，返回值为旧的value，否则返回null。

2. putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)

该方法将一个Map中的所有元素添加到当前HashMap中，如果有重复的key，则会将原有value替换成新的value。

使用示例

下面是针对HashMap的put()方法的一些示例。

1. 添加元素

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "Java");
map.put(2, "Python");
map.put(3, "C++");
System.out.println(map); //{1=Java, 2=Python, 3=C++}

2. 替换元素

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
map.put(1, "Java");
String oldValue = map.put(1, "Java SE");
System.out.println(oldValue); //Java
System.out.println(map); //{1=Java SE}

3. 添加多个元素

HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
Map<Integer, String> subMap = new HashMap<>();
subMap.put(1, "Java");
subMap.put(2, "Python");
subMap.put(3, "C++");
map.putAll(subMap);
System.out.println(map); //{1=Java, 2=Python, 3=C++}

实现原理

HashMap的put()方法涉及到了哈希算法、链表和红黑树等知识。

1. 添加元素

当我们向HashMap中添加一个元素时，首先根据key的hashCode计算出这个元素在数组中的位置，如果对应位置上已经有元素，则会将新元素添加到链表或红黑树上。如果该位置为空，则直接在该位置上添加新元素，并更新元素个数（size）。

2. 替换元素

当我们用已经存在的key替换原有value时，HashMap会先找到对应的节点，然后将其value替换成新的value并返回旧的value，如果没有找到，则直接添加新元素。

3. 扩容

当HashMap中的元素个数超过了容量的75%时，会自动进行扩容，这也是put()方法比较耗时的原因。在扩容时，HashMap会重新计算每个元素在新数组中的位置，并将元素复制到新数组上，同时将链表转换成红黑树（如果链表的长度超过了8）。

总结

Java HashMap的put()方法是向Map中添加或替换元素的重要方法，它采用了哈希算法、链表和红黑树等数据结构来存储和访问元素。在使用时，我们需要注意HashMap的扩容机制，避免频繁扩容造成性能问题。