JDK中的Set和Map解析

文章目录

• 一、HashMap
• • 1-1 底层实现
  • 1-2 属性解读
  • 1-3 put方法核心流程
  • 1-4 和TreeMap的区别
• 二、HashSet
• • 2-1 底层实现
  • 2-2 去重原理

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提示：以下是本篇文章正文内容，Java系列学习将会持续更新

一、HashMap 1-1 底层实现

• JDK7之前的HashMap就是一个基于开散列的散列表实现，数组+链表的结构。
  可以查看之前的文章：Java数据结构之哈希表

• JDK8之后引入了红黑树。当某个链表的长度过长时，元素的查询退化为链表的遍历，O(1) - 》O(N)。此时将链表树化，查询效率起码也是O(logN)。
  

1-2 属性解读

默认哈希表的长度

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

最大容量为 2^30

static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

负载因子为0.75

static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

链表最大长度为8，超过则扩容 / 树化

static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;

当链表长度超过8，且总节点数超过64时，才进行树化

static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

解树化，当RBTree的节点数小于该值时，退化为链表

static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;

哈希运算

static final int hash(Object key) {
    int h;
    // 为何取出key值得高16位右移参与hash运算?
	// 这样高16位和低16位的异或运算，尽量保证数据均匀分布。
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

Java 中计算哈希值实际上是调用的类的 hashCode 方法，进行 key 的相等性比较是调用 key 的 equals 方法。
所以如果要用自定义类作为 HashMap 的 key 或者 HashSet 的值，必须覆写 hashCode 和 equals 方法，而且要做到 equals 相等的对象，hashCode 一定是一致的。

1-3 put方法核心流程

1. 若HashMap还未初始化，先进行哈希表的初始化操作(默认初始化为16个桶)
2. 对传入的key值做hash，得出要存放该元素的桶编号
   a.若没有发生碰撞,即头结点为空,将该节点直接存放到桶中作为头结点
   b.若发生碰撞
    1.此桶中的链表已经树化，将节点构造为树节点后加入红黑树
    2.链表还未树化，将节点作为链表的最后一个节点入链表
3. 若哈希表中存在key值相同的元素，替换最新的value值
4. 若桶满了(rize++ 是否大于threshold)，调用resize()扩容哈希表。
   thresholed = 容量(默认16) * 负载因子 (默认0.75)

1-4 和TreeMap的区别

1. HashMap基于哈希桶实现。TreeMap基于红黑树实现。

2. HashMap无序，TreeMap有序。

3. HashMap的工作效率更高，O(1)。而TreeMap则是基于树的增删查改，O(logN)，更推荐使用HashMap。

4. HashMap的 key和value 都可以为 null。TreeMap 的 key 不可以为 null，value 可以为 null。

5. 两者都不是线性安全的。

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二、HashSet 2-1 底层实现

Java中的Set的实现实际上就是依托了Map的实现。

也就是说，HashSet 就等于 HashMap，TreeSet 就等于 TreeMap。

看看源码：

2-2 去重原理

看看源码：

public boolean add(E e) {
	// HashSet也是可以存 null 的
	return map.put(e, PRESENT)==null;
}

面试题：为什么Set可以去重？底层是如何实现的？

 因为 HashSet 的底层实现实际上就是内置了一个 HashMap，元素是存储在 map 表上，只不过 value 上是一个静态的 Object 类。
 所以就和 HashMap 的插入一样，key 不可以重复。
 当我们在 map 中插入元素的时候，根据 hashCode() 方法计算出桶的位置，在遍历桶中的元素，用 equals() 方法逐一比较，最终就可以知道元素是否存在, 到底需要插入还是更新。在返回原来的value值时，如果为 null，说明插入成功，对应到 set 中，就返回了 true。

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总结:
提示：这里对文章进行总结：
以上就是今天的学习内容，本文是Java数据结构的学习，扒开JDK的源码，看看Map和Set底层是如何实现的，它们之间有什么的关系。之后的学习内容将持续更新！！！