【JavaSE】Set接口--深入源码解读HashSet与LinkedHashSet(下)

简介: 文章目录写在前面1 Set接口与常用方法2 HashSet解读2.1 HashSet说明2.2 不可重复指什么?2.3 模拟数组 + 链表的结构2.4 HashSet底层机制源码解读3 LinkedHashSet解读3.1 LinkedHashSet说明3.2 双向链表+数组的数据结构3.3 LinkedHashSet底层创建扩容机制源码解读写在最后

5️⃣ 第二次执行 add 方法时,得到哈希值后还是执行的 putVal() 方法

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    // 1. 定义辅助变量
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // 2. 因为此时的table不是null,所以这里的if不会进去
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 3. 根据key得到的hash值,计算key应该存放到table表的哪个索引位置
    // 并把这个位置的对象赋值给p,然后判断p是不是为null
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
      // 3.1 第二次执行add方法,因为传入的值和第一次不一样,并且hash计算后
      // 存放第二次传入的值是table中的另一个索引值,所以也会走这一步
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    // 4. 表示修改次数+1
    ++modCount;
    // 5. 如果加入后的元素是否大于临界值,如果大于,进行扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    // 6. 这个方法是留给HashMap子类实现的,比如LinkedHashMap,但是对于HashMap来说是一个空方法
    afterNodeInsertion(evict);
    // 7. 返回null,表示添加成功,如果不成功,返回的是旧的值(已经加进来的对象)
    return null;
}

重点又来啦! 当第三次执行 add 方法时,是如何实现去重的呢?

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    // 1. 定义辅助变量
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    // 2. 因为此时的table不是null,所以这里的if不会进去
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    // 3. 根据key得到的hash值,计算key应该存放到table表的哪个索引位置
    // 并把这个位置的对象赋值给p,然后判断p是不是为null
    // 因为存入的是同一个对象,所以算出的hash值和索引值也是一样的,
    // 因此这里的p不为null
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        //  如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的 key 的 hash值 一样
        //  并且满足以下两点之一,则不会添加:
        //  (1)准备加入的 key 和 p 指向的Node结点的 key 是同一对象;
        //  (2)p 指向的Node结点的 key 的equals() 和准备加入的key进行比较相同。
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        // 如果不相等的话,判断p是不是一颗红黑树,如果是的话将此节点添加到树里
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        // 如果table对应的索引已经是一个链表
        // 使用for循环遍历链表,并且与传入的对象比较,如果发现相等,立刻跳出循环。
        // 如果都不相等,将该对象放在链表的末尾,然后跳出循环
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
              // 判断当前节点的下一个节点是否有指向,没有的话创建对象,并存入
              // 这里 e 就是下一个节点对象(第一次循环指向第二个节点,第二次指向第三个节点)
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    // 加入后 判断链表的节点是否大于等于成为红黑树的临界点
                    // TREEIFY_THRESHOLD的值是8,也就是说当前链表节点有八个
                    // 达到八个时,就将当前链表进行树化,当前链表,不是所有
                    // 在转成红黑树时,会再进行一个判断:table的长度要等于64时
                    // 这个判断是在treeifyBin(tab, hash);方法中判断的
                    // 如果不等于64,会先扩容,所以,转成红黑树有两个条件:table长度等于64,当前链表节点数大于等于8
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                // 如果不为null,则比较两个对象是否相等,相等的话直接跳出
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                // 将p指向下一个对象,以此遍历链表
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    // 4. 表示修改次数+1
    ++modCount;
    // 5. 如果加入后的元素是否大于临界值,如果大于,进行扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    // 6. 这个方法是留给HashMap子类实现的,比如LinkedHashMap,但是对于HashMap来说是一个空方法
    afterNodeInsertion(evict);
    // 7. 返回null,表示添加成功,如果不成功,返回的是旧的值(已经加进来的对象)
    return null;
}

🅰️ 小结:


① HashSet底层是HashMap,第一次添加时,table数组扩容至16,临界值(threshold)是 16 * 加载因子(loadFactor)是 0.75 = 12

② 如果table数组使用到了临界值(12),就会扩容到16 * 2 = 32,新的临界值就是 32 * 0.75 = 24,以此类推

③ table扩容是根据size的大小扩容的,不是链表的个数。该size可以认为是成功添加到set中的元素个数;

④ 在Java8中,如果一条链表的元素个数到达TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64),就进行树化(红黑树),否则仍然采用数组扩容机制。


3 LinkedHashSet解读

3.1 LinkedHashSet说明

在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet,LinkedHashSet底层是LinkedHashMap,它是 双向链表和数组 组合的一个数据存储结构。

LinkedHashSet根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置,同时使用链表维护元素的次序,所以使得元素看起来是有序保存的(插入顺序)。


3.2 双向链表+数组的数据结构

🐱 示例代码如下:

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
/**
 1. @author 小黄小黄不再迷茫
 2. @version 1.0
 */
public class LinkedHashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("AA"));
        set.add(1);
        set.add(2);
        set.add(3);
    }
}

维护的数据结构示意图:



说明:


在 LinkedHashSet 中维护了一个 hash表 和 双向链表(有head和tail);

每个结点都有 before 和 after 属性,用于构成双向链表;

在添加一个元素时,先求 hash值 ,再求索引。确定该元素在 hashtable 中的位置,然后将添加的元素加入到双向链表(重复则不添加,规则与hashset一样);

遍历LinkedHashSet能保证插入顺序和遍历顺序一样。


3.3 LinkedHashSet底层创建扩容机制源码解读

LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致;


LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类),底层结构 (数组table+双向链表);


添加第一次时,直接将 数组table 扩容到 16 , 存放的结点类型是 LinkedHashMap$Entry;




数组是 HashMap$Node[] 存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型;


继承关系是在内部类完成的,源码如下图:




🅰️小结:


① LinkedHashSet加入顺序和取出顺序是一致的

② LinkedHashSet底层维护的是LinkedHashMap(是HashMap的子类)

③ LinkedHashSet底层是 数组table+双向链表

④ 当第一次添加元素时,会直接将数组(table)扩容到16,存放的节点类型是 LinkedHashMap$Entry

⑤ 底层的数组(table)是 HashMap$Node类型 的,LinkedHashMap$Entry是HashMap$Node的子类。

⑥ 当调用LinkedHashSet的add方法时,执行的是父类的HashSet的add方法,而HashSet的add方法执行的是HashMap的put方法。

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