Java HashMap: put、get、反復処理、よく使うパターン

Map はキーと値のペアを格納する

HashMap（java.util 由来）は対応関係を格納します。各キーは 1 つの値にマッピングされ、キーを使ってほぼ一定時間で値を検索できます。辞書を思い浮かべてください。単語がキーで、定義が値です。

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 29);
        ages.put("Chen", 41);

        System.out.println(ages.get("Boris"));
        System.out.println(ages);
    }
}

2 つの型パラメータは <KeyType, ValueType> です。ここではキーが String、値が Integer です。ArrayList と同様に、通常は変数を Map インターフェース型として宣言し、HashMap を生成します。

put、get、上書き

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> stock = new HashMap<>();
        stock.put("apples", 50);
        stock.put("apples", 75);   // 同じキー -> 古い値を上書きする

        System.out.println(stock.get("apples"));  // 75
        System.out.println(stock.get("pears"));    // null - キーが存在しない
    }
}

身につけておくべき 2 点:

• キーは一意です。既存のキーで put すると、その値が置き換えられ、古い値が返されます。
• 存在しないキーで get すると、エラーではなく null が返されます。その null を int に自動アンボックスすると NullPointerException がスローされ、よくあるバグの原因になります。

getOrDefault は null の罠を避ける

毎回 null をチェックする代わりに、デフォルト値を求めましょう:

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> stock = new HashMap<>();
        stock.put("apples", 50);

        int apples = stock.getOrDefault("apples", 0);
        int pears = stock.getOrDefault("pears", 0);

        System.out.println(apples + " apples, " + pears + " pears");
    }
}

これは「存在するかもしれない」検索を扱う最もすっきりした方法であり、最も有名な HashMap のパターンへ直接つながります。

出現回数を数える

各要素が何回現れるかを数えるのは、HashMap の教科書的な用途です:

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "the cat the dog the cat";
        Map<String, Integer> counts = new HashMap<>();

        for (String word : text.split(" ")) {
            counts.put(word, counts.getOrDefault(word, 0) + 1);
        }

        System.out.println(counts);
    }
}

map.put(key, map.getOrDefault(key, 0) + 1) というパターンは「現在のカウント（またはゼロ）を取り、1 を足して、書き戻す」と読めます。よりすっきりした等価表現は counts.merge(word, 1, Integer::sum) です。

確認と削除

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 29);

        System.out.println(ages.containsKey("Ada"));     // true
        System.out.println(ages.containsValue(29));      // true
        System.out.println(ages.size());                 // 2

        ages.remove("Ada");
        System.out.println(ages.containsKey("Ada"));     // false
    }
}

putIfAbsent(key, value) はキーが存在しないときだけ書き込みます。遅延初期化に便利です。

HashMap をループする

最もよく使うループは entrySet() をたどり、各キーと値をまとめて取得します:

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 29);
        ages.put("Chen", 41);

        for (Map.Entry<String, Integer> entry : ages.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " is " + entry.getValue());
        }
    }
}

キーだけ、または値だけが必要な場合:

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> ages = new HashMap<>();
        ages.put("Ada", 36);
        ages.put("Boris", 29);

        for (String name : ages.keySet()) {
            System.out.println(name);
        }
        for (int age : ages.values()) {
            System.out.println(age);
        }
    }
}

ラムダを使って forEach を使うこともできます: ages.forEach((name, age) -> System.out.println(name + ": " + age));。

HashMap は順序を保持しない

HashMap は反復処理の順序について何も保証しません。順序はハッシュ化の結果であり、実行ごとに変わることがあります。予測可能な順序が必要な場合:

• LinkedHashMap は挿入順を保持します。
• TreeMap はキーを自然順序（または指定した Comparator）でソートして保持します。

3 つとも Map インターフェースを実装しているので、切り替えはコンストラクタの 1 行を変えるだけです。

キーはハッシュ可能でなければならない

HashMap はキーをハッシュ化してエントリを見つけるため、キーの hashCode() と equals() は整合している必要があります。String や Integer などの組み込み型はすでに正しく実装されています。独自のクラスをキーに使う場合は、equals と hashCode の両方をオーバーライドしてください。そうしないと、意味的に「等しい」2 つのオブジェクトが別々のバケットに入り、検索が原因不明の失敗を起こします。

次へ: HashSet

HashMap は「このキーの下に格納されている値は何か?」に答えます。何かが存在するかどうかだけを気にする場合（関連データを持たない、一意な値の集合）に使うツールが HashSet で、これが次のテーマです。