JavaコレクションフレームワークHashSetとHashMapのソースコードを詳細に分析（写真）

全体紹介

HashSetとHashMapを一緒に説明するのは、Javaでの実装は同じで、前者は後者をラップするだけなので、HashSet(アダプターモード)があるからです。 ) の中。したがって、この記事ではHashMapの分析に焦点を当てます。

HashMap

は Map インターフェースを実装し、null 要素を配置できるようにします。このクラスが同期を実装していない点を除けば、残りは Hashtable とほぼ同じです。 TreeMap とは異なり、このコンテナは要素の順序を保証しません。コンテナは必要に応じて要素を再ハッシュする可能性があり、要素の順序も再シャッフルされるため、同じ null元素，除该类未实现同步外，其余跟Hashtable大致相同，跟TreeMap不同，该容器不保证元素顺序，根据需要该容器可能会对元素重新哈希，元素的顺序也会被重新打散，因此不同时间迭代同一个HashMap的顺序可能会不同。

根据对冲突的处理方式不同，哈希表有两种实现方式，一种开放地址方式（Open addressing），另一种是冲突链表方式（Separate chaining with linked lists）。Java HashMap采用的是冲突链表方式。

从上图容易看出，如果选择合适的哈希函数，put()和get()方法可以在常数时间内完成。但在对HashMap进行迭代时，需要遍历整个table以及后面跟的冲突链表。因此对于迭代比较频繁的场景，不宜将HashMap的初始大小设的过大。

有两个参数可以影响HashMap的性能：初始容量（inital capacity）和负载系数（load factor）。初始容量指定了初始table的大小，负载系数用来指定自动扩容的临界值。当entry的数量超过capacity*load_factor时，容器将自动扩容并重新哈希。对于插入元素较多的场景，将初始容量设大可以减少重新哈希的次数。

将对向放入到HashMap或HashSet中时，有两个方法需要特别关心：hashCode()和equals()。hashCode()方法决定了对象会被放到哪个bucket里，当多个对象的哈希值冲突时，equals()方法决定了这些对象是否是“同一个对象”。所以，如果要将自定义的对象放入到HashMap或HashSet中，需要@Override hashCode()和equals()方法。

方法剖析

get()

get(<a href="http://www.php.cn/wiki/60.html" target="_blank">Object</a> <a href="http://www.php.cn/wiki/1051.html" target="_blank">key</a>)方法根据指定的key值返回对应的value，该方法调用了getEntry(Object key)得到相应的entry，然后返回entry.getValue()。因此getEntry()是算法的核心。

算法思想是首先通过hash()函数得到对应bucket的下标，然后依次遍历冲突链表，通过key.equals(k)方法来判断是否是要找的那个entry。

上图中hash(k)&(table.length-1)等价于hash(k)%table.length，原因是HashMap要求table.length必须是2的指数，因此table.length-1就是二进制低位全是1，跟hash(k)相与会将哈希值的高位全抹掉，剩下的就是余数了。

//getEntry()方法
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    for (Entry<K,V> e = table[hash&(table.length-1)];//得到冲突链表
         e != null; e = e.next) {//依次遍历冲突链表中的每个entry
        Object k;
        //依据equals()方法判断是否相等
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            return e;
    }
    return null;
}

put()

put(K key, V value)方法是将指定的key, value对添加到map里。该方法首先会对map做一次查找，看是否包含该元组，如果已经包含则直接返回，查找过程类似于getEntry()方法；如果没有找到，则会通过addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)方法插入新的entry，插入方式为头插法。

//addEntry()
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
        resize(2 * table.length);//自动扩容，并重新哈希
        hash = (null != key) ? hash(key) : 0;
        bucketIndex = hash & (table.length-1);//hash%table.length
    }
    //在冲突链表头部插入新的entry
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    size++;
}

remove()

remove(Object key)的作用是删除key值对应的entry，该方法的具体逻辑是在removeEntryForKey(Object key)里实现的。removeEntryForKey()方法会首先找到key值对应的entry，然后删除该entry（修改链表的相应指针）。查找过程跟getEntry()HashMap を反復する順序も変わります。

時期によっては異なる場合があります。 🎜🎜競合を処理するさまざまな方法に応じて、ハッシュ テーブルを実装するには 2 つの方法があります。1 つはオープン アドレッシング方式 (オープン アドレッシング)、もう 1 つは競合リンク リスト方式 (リンクされた リスト）。 🎜Java🎜HashMap🎜は競合リンクリスト方式🎜を採用しています。 🎜🎜 🎜🎜上の図から、適切なハッシュを選択すると関数が実行されることが簡単にわかります。 , put() メソッドと get() メソッドは一定時間で完了できます。ただし、🎜HashMap🎜 を反復処理する場合は、テーブル全体とそれに続く競合リンク リストを走査する必要があります。したがって、反復が頻繁に行われるシナリオでは、🎜HashMap🎜 の初期サイズを大きすぎるように設定することは適切ではありません。 🎜🎜🎜HashMap🎜のパフォーマンスに影響を与える可能性のあるパラメータは 2 つあります: 初期容量と負荷率です。初期容量は初期の table サイズを指定し、負荷係数は自動拡張の重要な値を指定するために使用されます。 entry の数が capacity*load_factor を超えると、コンテナは自動的に拡張され、再ハッシュされます。多数の要素が挿入されるシナリオの場合、より大きな初期容量を設定すると、再ハッシュの数を減らすことができます。 🎜🎜オブジェクトを 🎜HashMap🎜 または 🎜HashSet🎜 に入れる場合、特別な注意が必要な 2 つのメソッド、hashCode() と equals() があります。 🎜hashCode() メソッドは、オブジェクト が配置される場所を決定します。どの bucket 内で、複数のオブジェクトのハッシュ値が競合する場合、equals() メソッドはそれらのオブジェクトが「同じオブジェクト」であるかどうかを判断します🎜。したがって、カスタム オブジェクトを HashMap または HashSet に配置する場合は、 @Override hashCode() と equals( ) が必要です。 メソッド。 🎜🎜メソッド分析🎜

get()

🎜get(<a href="http://www.php.cn/wiki/60.html" target="_blank">Object </a><a href="http://www.php.cn/wiki/1051.html" target="_blank">key</a>)メソッドは指定された に基づいています。 key code> 値は、対応する <code>value を返します。このメソッドは、getEntry(Object key) を呼び出して、対応する entry を取得してから返します。 エントリ。getValue()。したがって、getEntry() がアルゴリズムの中核となります。 🎜🎜アルゴリズムのアイデアは、まず hash() 関数を通じて対応する bucket の添字を取得し、次に競合リンク リストを順番に走査し、 を渡すことです。 >key.equals(k) code> メソッドを使用して、それが探している <code>entry であるかどうかを判断します。 🎜🎜 🎜🎜 上の図では、 hash(k)&(table.length-1) が hash(k)%table.length と同等であるためです。 🎜 HashMap🎜 では、table.length は 2 の指数である必要があるため、table.length-1 はバイナリの下位ビットがすべて 1 であり、 との AND であることを意味します。 hash(k) は、ハッシュ値の上位ビットをすべて消去し、残りが残ります。 🎜

//removeEntryForKey()
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);//hash&(table.length-1)
    Entry<K,V> prev = table[i];//得到冲突链表
    Entry<K,V> e = prev;
    while (e != null) {//遍历冲突链表
        Entry<K,V> next = e.next;
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {//找到要删除的entry
            modCount++; size--;
            if (prev == e) table[i] = next;//删除的是冲突链表的第一个entry
            else prev.next = next;
            return e;
        }
        prev = e; e = next;
    }
    return e;
}

put()

🎜put(K key, V value) メソッドは、指定された key, value ペアを に追加します。 を内部にマップします。このメソッドは、まず map を検索して、タプルが含まれているかどうかを確認します。含まれている場合、検索プロセスは getEntry() メソッドと似ています。見つからない場合は、新しい entry が addEntry(int hash, K key, V value, intbucketIndex) メソッドによって挿入されます。挿入メソッドは 🎜ヘッドの挿入方法🎜。 🎜🎜 🎜

//HashSet是对HashMap的简单包装
public class HashSet<E>
{
    ......
    private transient HashMap<E,Object> map;//HashSet里面有一个HashMap
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    ......
    public boolean add(E e) {//简单的方法转换
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
    ......
}

remove()

🎜remove(Object key) は、key 値に対応する entry を削除するために使用されます。メソッドの特定のロジックは、removeEntryForKey(Object key) で実装されます。 removeEntryForKey() メソッドは、まず key 値に対応する entry を検索し、次に entry を削除します (対応するポインタを変更します)。検索プロセスは、getEntry() プロセスに似ています。 🎜

//removeEntryForKey()
final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
    ......
    int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
    int i = indexFor(hash, table.length);//hash&(table.length-1)
    Entry<K,V> prev = table[i];//得到冲突链表
    Entry<K,V> e = prev;
    while (e != null) {//遍历冲突链表
        Entry<K,V> next = e.next;
        Object k;
        if (e.hash == hash &&
            ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {//找到要删除的entry
            modCount++; size--;
            if (prev == e) table[i] = next;//删除的是冲突链表的第一个entry
            else prev.next = next;
            return e;
        }
        prev = e; e = next;
    }
    return e;
}

HashSet

前面已经说过HashSet是对HashMap的简单包装，对HashSet的函数调用都会转换成合适的HashMap方法，因此HashSet的实现非常简单，只有不到300行代码。这里不再赘述。

//HashSet是对HashMap的简单包装
public class HashSet<E>
{
    ......
    private transient HashMap<E,Object> map;//HashSet里面有一个HashMap
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    ......
    public boolean add(E e) {//简单的方法转换
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
    ......
}

以上がJavaコレクションフレームワークHashSetとHashMapのソースコードを詳細に分析（写真）の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。