HashMap、HashTable和HashSet区别源码分析

简介: HashMap、HashTable和HashSet区别源码分析

开局一张图,内容全靠编

1、HashMap、HashTable 实际上是数组和链表的结合

2、HashSet内部是基于HashMap实现的,也就是hashMap的key形成了HashSet,value为

private static final Object PRESENT = new Object();

HashMap元素key相同的话,不会另外添加到HashMap中,而是更新相同key的value,这就保证了

Hashset不能存储相同的数据

public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

3、内存扩容时采取的方式也不同,Hashtable(左移一位加1)采用的是2old+1,而HashMap是2old,HashSet是2*old

HashMap

put方法:

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

当h小于65536时都为0

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
  ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}
final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
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
}
  else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
  newCap = oldThr;
  else {               // zero initial threshold signifies using defaults
  newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
  newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}

默认扩容机制:Hashmap默认容量为16(1左移四位),其中加载因子loadFactor为0.75,会计算出一个threshold为12(0.7516=12),当添加12个元素后重新调用resize方法创建新的容量为32(162,原来容量左移一位),threshold变成24(0.75*32=24),每次新增元素后要判断size和threshold的大小,然后重新计算每个元素在新数组中的位置,而这是一个非常消耗性能的操作,所以如果我们已经预知HashMap中元素的个数,那么预设元素的个数能够有效的提高HashMap的性能

思路:

1、首先通过key计算hash值 然后得到在table[]中的位置

2、然后根据put顺序,新增的放在链头,最先的在链尾,从而形成hashmap结构为横向数组table[],然后纵向为相同hash值的Entry<K,V>链表的形式

get方法:

public V get(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}
final Node<K,V> getNode(int hash, Object key) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> first, e; int n; K k;
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (first = tab[(n - 1) & hash]) != null) {
        if (first.hash == hash && // always check first node
            ((k = first.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return first;
        if ((e = first.next) != null) {
            if (first instanceof TreeNode)
                return ((TreeNode<K,V>)first).getTreeNode(hash, key);
            do {
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    return e;
            } while ((e = e.next) != null);
        }
    }
    return null;
}

思路:

1、首先清楚结构是横向数组+纵向链表,首先利用key算出hash得到在数组中的索引值

2、得到索引值,然后e = e.next遍历链表,key相等则返回value


remove方法:

public V remove(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
        null : e.value;
}
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
                               boolean matchValue, boolean movable) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
        if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
            (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                node = p;
    else if (node == p)
                    tab[index] = node.next;
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;
            --size;
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}

思路:

先找到然后和链表remove方法差不多,修改prev、next


注意:HashMap、HashTable、HashSet都实现了java.io.Serializable这个序列化的接口,并且里面存储数据的数组都用transient关键字,然后利用writeObject和readObject两个方法来实现序列化操作时写入、读出


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