前言
在Java集合框架中，`HashSet` 是一个非常常用的数据结构，它提供了高效的元素存储和查找功能。作为一种集合，`HashSet` 允许我们存储不重复的元素，并且在平均情况下可以实现常数时间复杂度的插入和查找。这一切的背后，`HashSet` 依赖于 `HashMap` 来实现其底层机制。本文将深入探讨 `HashSet` 的工作原理，包括其如何通过计算哈希值来管理元素、如何处理碰撞以及在存储容量不足时的扩容机制。通过示例代码，我们将逐步解析 `add` 方法的具体实现过程，帮助读者更好地理解这一重要数据结构的运作方式。
public class HashSet_ { @SuppressWarnings("all") public static void main(String[] args) { HashSet hashSet = new HashSet(); hashSet.add("jack"); hashSet.add("tom"); hashSet.add("jack"); } }
HashSet底层走的是HashMap()
public HashSet() { map = new HashMap<>(); }
执行add()方法 e就是你传入进的值,PRESENT是一个静态object()空方法,目的就是为了站位能够用到put()方法
public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null;//如果这里返回空就代表e这个值在这个并没有 }
传入的key就是上面的e,然后value就是PRESENT
public V put(K key, V value) { return putVal(hash(key), key, value, false, true); //如果这里返回空就代表成功了 }
求Key的hash值里面会到hashCode()方法,由于算法有点复杂就不追了,这个方法会得到key的hash值,但是这个hash值并不等价于hashCode,因为他里面还有算法
这个算法的设计可以理解为就是为了让key尽量得到不一样的hash值
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; //定义了一些辅助变量,一开始都是初始值 //table就是HashMap里面一个数组类型是Node if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) //这里跳转到resize()方法n=16 n = (tab = resize()).length; //(1）根据key，得到hash 去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置 //并把这个位置的对象，赋给 p //判断p是否为null如果为null那么就表示他还没有存放元素,就创建一个Node就放在tab[i] if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) 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; } } //代表修改了一次 ++modCount; /*size表示存入了几个值,如果size大于了他的threshold,也就是临界值大小那么他就会跳入 resize()这个方法进行扩容;*/ if (++size > threshold) resize(); afterNodeInsertion(evict);//这是HashMap里面一个方法 return null;//这里返回空就代表成功了 }
final Node<K,V>[] resize() { // 把table赋值给一个Node类型的OldTab数组 Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; //threshold是HashMap定义的一个int类型初始值为0 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 //DEFAULT_INITIAL_CAPACITY是HashMap里面一个静态不可改量为16 //static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 //这里节解释一个<<4的意思就是1*2*2*2*2就是1*2的4次方为16 newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; //newCap为16 // static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f //这里也是是HashMap里面一个静态不可改量为0.75,他也是加载因子 //newThr是一个临界值就是当你16个空间用了12个他就会开始扩展,就是为了防止突然大量的添加 //内容,如果没有他就会突然卡住,这个也类似与一个缓冲 newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);//newThr为12 } if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr;//12 @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) //newTab数组大小为16 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; //table这时已经变为16了 table = newTab; if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab;//返回newTab[16] }
