实现 IdentityHashMap API 的 Java 程序

介绍

在 Java 中，IdentityHashMap 是 Map 接口的实现类，它使用对象的引用作为键（key），而不是基于对象的 equals 和 hashCode 方法。这意味着 IdentityHashMap 支持引用相等性（reference equality）而不是值相等性（value equality）。

本文将介绍如何手动实现 IdentityHashMap API 的 Java 程序，并提供相关代码示例。

实现 IdentityHashMap 类

首先，我们需要创建一个 IdentityHashMap 类来实现 Map 接口，并提供所需的方法。

public class IdentityHashMap<K, V> implements Map<K, V> {
    
    private static class Entry<K, V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K, V> next;
        
        Entry(K key, V value, Entry<K, V> next) {
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }
    }
    
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 16;
    
    private Entry<K, V>[] table;
    private int size;
    private int capacity;
    
    public IdentityHashMap() {
        this(DEFAULT_CAPACITY);
    }
    
    public IdentityHashMap(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity < 0) {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
        }
        capacity = initialCapacity;
        table = new Entry[capacity];
    }
    
    // 实现 Map 接口的其他方法
    // ...
}

上述代码定义了一个 Entry 类来表示 IdentityHashMap 存储的键值对。然后，我们使用一个数组 table 来保存 Entry 对象，并跟踪 size 和 capacity。

实现 put 方法

接下来，我们将实现 put 方法用于将键值对添加到 IdentityHashMap 中。在 IdentityHashMap 中，我们使用键的引用来保证键的唯一性，所以我们需要一个方法来判断两个键是否是相同引用。我们可以使用 == 操作符来实现引用的相等性检查。

下面是实现 put 方法的代码示例：

public V put(K key, V value) {
    int hash = System.identityHashCode(key);
    int index = hash % capacity;
    Entry<K, V> entry = table[index];
    
    while (entry != null) {
        if (entry.key == key) {
            V oldValue = entry.value;
            entry.value = value;
            return oldValue;
        }
        entry = entry.next;
    }
    
    Entry<K, V> newEntry = new Entry<>(key, value, table[index]);
    table[index] = newEntry;
    size++;
    
    return null;
}

在上述代码中，我们首先计算键的哈希值 hash，然后根据哈希值找到数组中的索引 index。接着，我们遍历该索引位置的链表，查找相同引用的键。如果找到了相同引用的键，则更新相应的值，并返回旧值；如果没有找到，则创建一个新的 Entry 对象，并将其添加到链表中。

实现其他方法

除了 put 方法，我们还需要实现其他 Map 接口中定义的方法，如 get、remove、size 等。

以下是实现 get 和 remove 方法的代码示例：

public V get(Object key) {
    int hash = System.identityHashCode(key);
    int index = hash % capacity;
    Entry<K, V> entry = table[index];
    
    while (entry != null) {
        if (entry.key == key) {
            return entry.value;
        }
        entry = entry.next;
    }
    
    return null;
}

public V remove(Object key) {
    int hash = System.identityHashCode(key);
    int index = hash % capacity;
    Entry<K, V> entry = table[index];
    Entry<K, V> prev = null;
    
    while (entry != null) {
        if (entry.key == key) {
            if (prev == null) {
                table[index] = entry.next;
            } else {
                prev.next = entry.next;
            }
            size--;
            return entry.value;
        }
        prev = entry;
        entry = entry.next;
    }
    
    return null;
}

在 get 方法中，我们通过计算键的哈希值和数组索引来查找键值对。在 remove 方法中，我们找到相同引用的键后，删除对应的 Entry 对象，并更新链表指针。

总结

通过以上步骤，我们就实现了一个简单的 IdentityHashMap 类，并提供了 put、get 和 remove 等方法。你可以继续实现其他 Map 接口中定义的方法，并优化代码以支持更多功能。

希望这篇文章能帮助你理解如何手动实现 IdentityHashMap API 的 Java 程序。如有任何问题，请随时提问。