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Java 集合及底层源码分析,Java零基础入门pdf

2021-09-12 09:06:43  阅读:137  来源: 互联网

标签:Java tab value 源码 key Entry pdf null hash


  1. 如果该索引位置元素对应的hash值和待插入的元素的hash值相同,且是同一个引用或者是内容相同的话就不能添加

  2. 如果索引位置有值且满足一颗红黑树的话,则调用红黑树的算法进行添加

  3. 如果索引位置有值且是一个链表的话,则循环比较链表,如果存在相同元素的话,则不允许添加,否则添加到链尾即可


//1.执行HashSet()

   public HashSet() {

        map = new HashMap<>();

    }

//2.执行add()

    public boolean add(E e) {

            return map.put(e, PRESENT)==null;

        }

//3.执行put()

 public V put(K key, V value) {

        return putVal(hash(key), key, value, false, true);

    }

     static final int hash(Object key) {

        int h;

        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);//对hash值进行无符号右移16位,防止冲突

    }

//4.执行putVal()

    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,

                   boolean evict) {

        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;

        //tab其实HashMap的一个数组,类型是 Node[],第一次扩容,到16个空间

        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)

            n = (tab = resize()).length;

        //根据Key得到一个hash值,然后计算该key在tab中所对应的索引下标,并把这个索引对应的元素赋给p

        //if p == null 表示该位置还没有存放元素,就创建一个Node

        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);

        else {

            Node<K,V> e; K k;

            //判断当前添加的对象的引用或者内容是否相同,前提是他们的hash值要相同,如果满足条件的话则不嫩加入

            if (p.hash == hash &&

                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))

                e = p;

                //否则再判断是否是一颗红黑树,如果是一颗红黑树,则采用红黑树的算法进行

            else if (p instanceof TreeNode)

                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);

            else {

            //否则如果是一个链表,则依次循环比较,如果找到相同的就退出,否则把当前对象放在尾部即可

                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;

            }

        }

        ++modCount;

        if (++size > threshold)

            resize();

        afterNodeInsertion(evict);

        return null;

    } 

[](

)LinkedHashSet

LinkedHashSet 底层是一个LInkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表

LInkedHashSet根据元素的HashCode值来决定元素的位置,同时使用链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入的顺序保存的

LInkedHashSet 不允许添加重复元素

[](

)Map集合


Map与Collection并列存在。用时于保存具有映射关系的数据:Key-Value

Map中的key 和value可以是任何引用类型的数据,会封装到HashMap $Node对象中

Map中的key 不允许重复,原因和HashSet一样,前面分析过源码,Map 中的value可以重复

Map 的key可以为null, value 也可以为null,注意key为null,只能有一个,value为null ,可以多个

常用String类作为Map的key,但并不是所有只能用String作为key,kev和value之间存在单向一对一关系,即通过指定的 kev总能找到对应的value

k-v形式最终会是 HashMap $Node node = newNode(hash, key,value,null)

k-v为了方便程序员的遍历,还会创建 EntrySet集合,该集合存放的元素的类型 Entry,而一个Entry对象就有k,v ,EntrySet<Entry<K,V>>即:transient Set<Map. Entry<K,V>> entrySet;

entrySet中,定义的类型是 Map.Entry ,但是实际上存放的还是 HashMap $Node

这是因为static class Node<K,V> implements Map.Entry<K, V>,当把 HashMap $Node对象存放到entrySet时就方便我们的遍历

[](

)Map 接口的遍历方式

  1. 通过keySet获取map里所有的键,获取键后返回一个集合,可采用集合的遍历增强for或者迭代器 iterator进行遍历

  2. 通过values获取所有的value集合,可通过集合的方式遍历

  3. 通过entrySet获取所有的关系k-v,可通过集合的遍历

[](

)HashMap

HashMap底层维护了Node类型的数组table,默认为null

当创建对象时,将加载因子(loadfactor)初始化为0.75.

当添加key-val时,通过key的哈希值得到在table的索引。然后判断该索引处是否有元素,如果没有元素直接添加。如果该索引处有元素,继续判断该元素的key和准备加入的key相是否等,如果相等,则直接替换val;如果不相等需要判断是树结构还是链表结构,做出相应处理。如果添加时发现容量不够,则需要扩容。

第1次添加,则需要扩容table容量为16,临界值(threshold)为12(16*0.75)

以后再扩容,则需要扩容table容量为原来的2倍(32),临界值为原来的2倍,即24.依次类推

在Java8中,如果一条链表的元素个数超过 TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),table的大小 >= MIN_TREEIFY_ CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)

源代码分析及结论

同HashSet一样,因为HashSet底层是HashMap

[](

)Hashtable

存放的元素是键值对:即K-V

hashtable的键和值都不能为null,否则会抛出NullPointerException3) hashTable使用方法基本上和HashMap一样

hashTable是线程安全的(synchronized), hashMap是线程不安全的

源代码分析及结论

  1. Hashtable底层维护的也是一个数组Hashtable$Entry[] 初始化大小为11

  2. 临界值等于11*0.75 =8

  3. 扩容机制:当加入的数量到达临界值是,扩容量为原来的2倍+1,即:newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;

  4. 当加入相同相同key对应的value时,则进行value替换


 private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {

        modCount++;



        Entry<?,?> tab[] = table;

        if (count >= threshold) {

            // Rehash the table if the threshold is exceeded

            rehash();



            tab = table;

            hash = key.hashCode();

            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

        }



        // Creates the new entry.

        @SuppressWarnings("unchecked")

        Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];

        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);

        count++;

    }



    protected void rehash() {

        int oldCapacity = table.length;

        Entry<?,?>[] oldMap = table;



        // overflow-conscious code

        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;//扩容机制

        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {

            if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)

                // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets

                return;

            newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;

        }

        Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];



        modCount++;

        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);

        table = newMap;



        for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {

            for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) {

                Entry<K,V> e = old;

                old = old.next;



                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;

                e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];

                newMap[index] = e;

            }

        }

    } 

关于Hashtable和HashMap的对比:

| | 版本 | 线程安全(同步) | 效率 | 允许null键null值 |

| :-: | :-: | :-: | :-: | :-: |

| Hashtable | 1.0 | 安全 | 不高 | 不允许 |

| HashMap | 1.2 | 不安全 | 高 | 允许 |

[](

)Properties

  1. Properties类继承自Hashtable类并且实现了Map接口,也是使用一种键值对的形

    式来保存数据,他的使用特点和Hashtable类似

  2. Properties 还可以用于从 xxx.properties 文件中,加载数据到Properties类对象,

    并讲行卖取和修改

相关知识点:https://www.cnblogs.com/xudong-bupt/p/3758136.html

[](

)TreeSet

TreeSet底层实际上是TreeMap

可排序(可安自定义的方式进行排序输出,底层插入顺序和取出顺序一致,不是add的顺序,是经过比较器计算后的顺序)

源代码分析及结论

  1. 当使用无参构造创建一个对象是,会默认将key转成比较器对象(前提是该key必须实现Comparable且实现了compareTo方法),使用默认的compareTo方法进行自然排序

  2. 当使用有参构造时,需要传入一个含有compare方法的比较器对象,然后TreeSet底层会将其封装给TreeMap对象中的comparator,底层加入是会自动调用该方法进行排序

  3. 如果TreeSet存放的是Integer对象,默认排序方法为 小到大;

  4. 如果TreeSet存放的是String对象,默认排序方法为字符串首字母开始比较,按Unicode值大小排序;

  5. 如果TreeSet存放的是自定义类;如果不指定指定比较器,那么就会报异常;


 public V put(K key, V value) {

        Entry<K,V> t = root;

        if (t == null) {

            compare(key, key); // type (and possibly null) check//第一次添加的时候调用比较,判断是不是能进行比较



            root = new Entry<>(key, value, null);

            size = 1;

            modCount++;

            return null;

        }

        int cmp;

        Entry<K,V> parent;

        // split comparator and comparable paths

        Comparator<? super K> cpr = comparator;

        if (cpr != null) {

            do {

                parent = t;

                cmp = cpr.compare(key, t.key);//传入的比较器对象,含有自定义的compare方法

                if (cmp < 0)

                    t = t.left;

                else if (cmp > 0)

                    t = t.right;

                else

                    return t.setValue(value);

            } while (t != null);

        }

        else {

            if (key == null)

                throw new NullPointerException();

            @SuppressWarnings("unchecked")

                Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;//默认比较方法,前提是key必须实现Comparable接口

            do {

                parent = t;

                cmp = k.compareTo(t.key);

                if (cmp < 0)

                    t = t.left;


> **Java网盘:pan.baidu.com/s/1MtPP4d9Xy3qb7zrF4N8Qpg
> 提取码:2p8n**



# 总结

在这里,由于面试中MySQL问的比较多,因此也就在此以MySQL为例为大家总结分享。但是你要学习的往往不止这一点,还有一些主流框架的使用,Spring源码的学习,Mybatis源码的学习等等都是需要掌握的,我也把这些知识点都整理起来了

**[CodeChina开源项目:【一线大厂Java面试题解析+核心总结学习笔记+最新讲解视频】](

)**

![面试真题](https://www.icode9.com/i/ll/?i=img_convert/23ceb5f8d8d05ba5d8f81d4b89976d3f.png)


uper K> k = (Comparable<? super K>) key;//默认比较方法,前提是key必须实现Comparable接口

            do {

                parent = t;

                cmp = k.compareTo(t.key);

                if (cmp < 0)

                    t = t.left;


> **Java网盘:pan.baidu.com/s/1MtPP4d9Xy3qb7zrF4N8Qpg
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# 总结

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[外链图片转存中...(img-Iqgk3IB7-1631407615946)]


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来源: https://blog.csdn.net/m0_60607609/article/details/120246537

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