集合——HashSet

• • HashSet特征
  1. 无序——添加和取出元素的顺序不一致；没有索引
  2. 元素不可以重复，所以最多包含一个null
  3. 取出的顺序虽然不是添加的顺序，但是固定
  • 底层采用HashMap实现，所以主要介绍HashMap底层代码
  • HashMap底层实现：数组+链表/红黑树
  

   

  HashMap大致数据结构

  • 看代码??

  public class test {
      public static void main(String[] args) {
          //创建一个HashSet对象
          HashSet set = new HashSet();
          for (int i = 1 ;i <= 20; i++){
              //添加元素
              set.add(i);
          }
          System.out.println(set);
      }
  }

  1. HashSet set =newHashSet();

  public class HashSet<E>
      extends AbstractSet<E>
      implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
  {
      public HashSet() {
          //创建一个HashMap对象
          map = new HashMap<>();
      }
  }

  看到没有！HashMap，接着往下看

  2. map = new HashMap<>();

  public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 
  {
      //指定数组的初始大小为16. 1<<4=1*2*2*2*2
      static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
      //构造函数
      public HashMap() {
          /*给loadFactor赋值 0.75
            用来计算数组的临界点下标
          */
          this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
      }
  }

  3. set.add(i);

  public class HashSet<E>
      extends AbstractSet<E>
      implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
  {
      //添加一个元素 返回boolean类型表示成功或失败
      public boolean add(E e) {
          //PRESENT——表示map<K,V>中的value，这里为一个Object对象，K=e——在键中存储要添加的元素
          return map.put(e, PRESENT)==null;
      }
  }

  4. map.put(e, PRESENT)

  public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 
  {
      public V put(K key, V value) {
          //hash(key)用来计算hash值，最终得到将要存储元素的下标
          //key,value即Map的键值对
          return putVal(hash(key), key, value, false, true);
      }
  }

  5. putVal(hash(key), key, value,false,true);

  public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 
  {
      final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                     boolean evict) {
          //这些为工具变量，起到逻辑控制作用。没有太过特殊的意义
          Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
          //table = Map结构中的数组初始为空
          if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
              //一开始初始化准备添加第一个元素，上面条件成立，先看下resize代码 -> 6.1
              n = (tab = resize()).length;
          //如果通过hash算法得到的下标没有存储任何元素，则将元素通过Node存放在当前下标
          if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
              tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
          else {
              Node<K,V> e; K k;
              /*判断如果当前要存储hash值与计算出的hash值相等并且将要存储的元素的地址或内容与
                原下标的地址或内容相等则执行
              */
              if (p.hash == hash &&
                  ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                  e = p;
              //否则如果当前下标存储结构为红黑树 之行下列代码块
              else if (p instanceof TreeNode)
                  e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
              else {
                  //hash值相同，其他上述条件不成立时.循环数组当前下标的链表中的元素
                  for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                      //之所以要判断链表下一节点是否指向空，是因为要将新的节点添加到链表尾部
                      if ((e = p.next) == null) {
                          p.next = newNode(hash, key, value, null);
                          /*判断如果当前下标的链表中节点的数量>=7(从0开始数)，则考虑将链表
                            转为红黑树
                          */
                          if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                              treeifyBin(tab, hash);
                          break;
                      }
                      //循环判断要添加的元素是否已经在链表中存在，如果存在则跳出循环，不添加元素
                      if (e.hash == hash &&
                          ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                          break;
                      p = e;
                  }
              }
              //如果e不是null，返回的也不是null 表示添加失败
              if (e != null) { // existing mapping for key
                  V oldValue = e.value;
                  if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                      e.value = value;
                  afterNodeAccess(e);
                  return oldValue;
              }
          }
          ++modCount;
          //如果数组大小 > 数组大小临界点，则扩容
          if (++size > threshold)
              resize();
          //没有意义的方法
          afterNodeInsertion(evict);
          //返回null 表示添加成功
          return null;
      }
  }

  6.1. resize()

  public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
      implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 
  {
      final Node<K,V>[] resize() {
          Node<K,V>[] oldTab = table;
          //oldCap=0，因为数组现在为null
          int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
          //oldThr=0，默认为0 —数组长度临界值old
          int oldThr = threshold;
          int newCap, newThr = 0;
          //不成立，跳过
          if (oldCap > 0) {
              if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                  threshold = Integer.MAX_VALUE;
                  return oldTab;
              }
              else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                       oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                  newThr = oldThr << 1; // double threshold
          }
          //不成立，跳过
          else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
              newCap = oldThr;
          else {     
              //程序来到这
              //得到默认为数组指定的大小 16
              newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
              //得到默认为数组指定的临界点下标 16 * 0.75 = 12
              newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
          }
          //不成立，跳过
          if (newThr == 0) {
              float ft = (float)newCap * loadFactor;
              newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                        (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
          }
          threshold = newThr;
          @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
          //创建一个长度为16的Node类型数组——Node对象可形成链表
          Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
          //将创建的数组赋予Map中的table数组
          table = newTab;
          /*...省略代码段...*/
          return newTab;
      }
  }

  补充：

  当链表的节点到8个并且数组的长度>=64，链表会转为红黑树；

  如果节点>8，但是数组的长度<64，则先对数组进行扩容，达到64时，会重新计算hash值并将数据结构转为红黑树;

  Map中存储的元素在达到临界值的时候，会自动*2扩容；这里的元素指Map中元素的总个数，不单单是数组中的元素，也包括链表中的元素。

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  END

原文：https://www.cnblogs.com/isclay/p/15311887.html