Java IdentityHashMap详解指南 _ 潘子夜个人博客

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在本教程中，我们将详细探讨Java的IdentityHashMap，并突出显示IdentityHashMap与HashMap之间的区别。

IdentityHashMap在比较键（或值）时使用引用相等性而不是对象相等性。换句话说，在IdentityHashMap中，两个键k1和k2仅当（k1==k2）时才被视为相等。您可以在IdentityHashMap中使用可变键，因为引用相等性不会随对象状态的改变而改变。

1.IdentityHashMap简介

IdentityHashMap类位于java.util包中，是Map接口的基于HashTable的实现，自Java版本1.4以来一直存在。

该类不是通用的Map实现。虽然它实现了Map接口，但在对象比较时它违反了Map的一般契约，它使用引用相等性（==）来搜索Map中的键。这个类仅在需要引用相等性的情况下使用。
IdentityHashMap在内部使用System.identityHashCode()方法来计算
IdentityHashMap几乎具有与HashMap相同的特性，包括构造函数和方法。但就性能而言，与HashMap相比，它在使用HashTable的线性探测技术而不是HashMap使用的链接技术时提供更好的性能。
它的迭代器在尝试在迭代期间修改Map时会抛出ConcurrentModificationException。
它不是一个线程安全的类。使用Collections.synchronizedMap()来获得该类的线程安全引用。

在Java集合中，该类的声明如下：

public class IdentityHashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, Serializable, Cloneable

如上所示，它实现了Map接口并扩展了AbstractMap类。

2.使用IdentityHashMap

2.1 创建IdentityHashMap

我们可以通过使用以下构造函数来创建IdentityHashMap：

IdentityHashMap()：用于创建具有初始默认容量21的空映射。
IdentityHashMap(int initialCapacity)：用于创建具有给定初始容量的空映射。
IdentityHashMap(Map m)：用于创建具有与指定Map相同条目的新IdentityHashMap。

IdentityHashMap<String, String> map = new IdentityHashMap<>();
IdentityHashMap<String, String> map = new IdentityHashMap<>(16);
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>() {{
    put("key1", "value1");
   put("key2", "value2");
}};
IdentityHashMap<String, String> map = new IdentityHashMap<>(map);

2.2 IdentityHashMap方法

该类中包含的一些经常使用的方法包括：

Object put(key, value)：将键-值对插入映射中。
Object get(key)：返回映射中指定键的值。
boolean containsKey(key)：根据指定键是否在映射中找到，返回true或false。
boolean containsValue(value)：类似于containsKey()方法，它查找指定值而不是键。
Set keySet()：返回映射中存储的所有键的集合。
Set entrySet()：返回映射中存储的所有映射的集合。
Value remove(Object key)：移除指定键的键-值对。
int size()：返回映射的大小，即存储在映射中的键-值对数量。

2.3 IdentityHashMap示例

让我们快速介绍如何创建其实例以及如何使用上述方法的示例。

//创建 IdentityHashMap
IdentityHashMap<Integer, String> map = new IdentityHashMap<>();
//用put()新增值
map.put(1, "A");
map.put(2, "B");
map.put(3, "C");
System.out.println(map);
//获取值
String value = map.get(2);
System.out.println(value);
//判断key是否存在
System.out.println(map.containsKey(3));
System.out.println(map.containsValue("Z"));
//根据key移除一个键值对
map.remove(3);
System.out.println(map);
//map长度
System.out.println(map.size());
//遍历map
for(Map.Entry<Integer, String> entry : map.entrySet())
{
    System.out.println(entry.getKey() + " :: " + entry.getValue());
}

请注意，IdentityHashMap支持null键和值。

IdentityHashMap<String, String> map = new IdentityHashMap<>();
map.put(null, "Some Value");   //Null key 
map.put("Some Key", null);      //Null value

3.HashMap和IdentityHashMap之间的区别

3.1 引用相等性

IdentityHashMap在比较键（和值）时使用引用相等性（==）而不是Map的equals()方法。让我们通过一个示例来理解。

//内存中有两个相似但不同的实例
Integer key1 = new Integer(10);
Integer key2 = new Integer(10);
//IdentityHashMap中的相同key
IdentityHashMap<Integer, String> identityHashMap = new IdentityHashMap<>();
identityHashMap.put(key1, "India");
identityHashMap.put(key2, "USA");
System.out.println("Identity HashMap : " + identityHashMap);
// HashMap中的相同key
HashMap<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(key1, "India");
hashMap.put(key2, "USA");
System.out.println("HashMap : " + hashMap);

注意程序输出:

Identity HashMap : {10=USA, 10=India}
HashMap : {10=USA}

HashMap拒绝了第二个键，因为它使用equals()方法来比较键，而对于两个键，值都是10。IdentityHashMap使用引用相等性，因此两个键分别存储在内存中，因此它们的引用是不相等的。

当我们将键值对放入HashMap时，它会更新先前的条目，我们会得到一个存储在映射中的单个条目。

3.2 可变键

我们可以在IdentityHashMap中使用可变键，而对于HashMap，始终建议使用不可变键。

让我们通过一个示例来理解，并创建一个可变类“Vehicle”。定义必要的访问器方法，hashCode()和equals()方法。

class Vehicle {
  private String name;
  private int year;
  public Vehicle(String name, int year) {
    this.name = name;
    this.year = year;
  }
  //Getters and Setters
  @Override
  public String toString() {
    return "Vehicle{" +
        "vehicleName='" + name + '\'' +
        ", modelYear=" + year +
        '}';
  }
  @Override
  public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    Vehicle vehicle = (Vehicle) o;
    if (Objects.equals(year, vehicle.year)) return false;
    return Objects.equals(name, vehicle.name);
  }
  @Override
  public int hashCode() {
    int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
    result = 31 * result + year;
    return result;
  }
}

我们将向映射中添加一些键值对，然后更改键和值的状态。然后，我们将使用更改后的键检索条目，应该返回原始值。

Vehicle vehicle = new Vehicle("Honda", 2015);
Map<Vehicle, String> identityHashMap1 = new IdentityHashMap<>();
identityHashMap1.put(vehicle, "Old Vehicle");
// 改变key状态
vehicle.setName("Modified Vehicle");
vehicle.setYear(2022);
// 从map中获取vehicle的value
System.out.println( identityHashMap1.get(vehicle) );   //输出 'Old Vehicle'

4.IdentityHashMap用途

IdentityHashMap在罕见的用例中使用，我们在使用这个类时必须小心。

它有助于构建特定的框架，包括：
Spring bean或Singleton类型，因为它们精确管理某些类型的一个实例
维护一组可变对象的代理对象
类对象，因为它们也可以通过引用进行比较
基于对象引用的缓存实例
保持具有引用的对象的内存图

5.结论

我们了解了Java中的IdentityHashMap，它的内部工作方式以及它与HashMap之间的区别。我们还涵盖了涉及HashMap和IdentityHashMap的实际示例以及它们在键比较方面的不同行为。

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