【JDK源码】HashSet、HashMap（一）

HashSet

HashSet实现原理

由于set是基于map实现的 这里主要介绍map

• 是基于HashMap实现的，默认构造函数是构建一个初始容量为16，负载因子为0.75 的HashMap。封装了一个 HashMap 对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。

HashSet 中数据是如何保证不重复的

• HashSet 源码分析
  通过上面的 HashSet 源码我们可以看到，在 HashSet 的构造函数中，它创建了 HashMap
  在 HashSet 的 add() 方法中是调用了 HashMap 的 put() 方法的，要 put 的 key 是要添加到 HashSet 中的元素，而value 则是一个静态常量值 PRESENT
• 当向 HashSet 中添加元素时，如果此时添加一个 HashSet 已存在的元素时
  此时肯定会发生 Hash 冲突的
  那么接下来，会进行该元素的 equals() 方法或 == 的比较，如果它们的 equals() 方法或 == 比较的结果为 true 即相等，则 HashMap 会使用新 value 值覆盖旧 value 值
  而到此时，HashMap 的 put() 方法的返回值为一个 oldValue，故而 HashSet 的 add 方法的返回值为 false，即添加一个已存在的元素时会失败

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

HashMap

• 先看成员变量

//HashMap初始容量大小(16) 并且是2次幂 在我们第一次put值得时候才会给到初始化容量
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
//最大容量
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//负载因子 当容量被占满0.75时就需要reSize扩容 
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//链表长度到8，就转为红黑树
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
// 树大小为6，就转回链表
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//链表转变成树之前，还会有一次判断，只有数组长度大于 64 才会发生转换
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;

• 为什么是2次幂？

(n-1)&hash等效于hash % n ,在计算元素该存放的位置的时候，用到的算法是将元素的hash与当前map长度-1进行与运算，

n-1是为了让低位都等于1，低位都为1与哈希值相与， 高位都为0与哈希值高位相与自然也等于0， 所以与出来的范围在 0-（n-1）

如果map的长度不是2的幂次，比如为15，那长度-1就是14，二进制为1110，无论与谁相与最后一位一定是0，0001，0011，0101，1001，1011，0111，1101这几个位置就永远都不能存放元素了，空间浪费相当大。也增加了添加元素是发生碰撞的机会。减慢了查询效率。所以Hashmap的大小建议是2的幂次。

• 什么是加载因子？为什么是0.75

加载因子也叫扩容因子或负载因子，用来判断什么时候进行扩容的，假如加载因子是 0.5，HashMap 的初始化容量是 16，那么当 HashMap 中有 16*0.5=8 个元素时，HashMap 就会进行扩容。

那加载因子为什么是 0.75 而不是 0.5 或者 1.0 呢？

这其实是出于容量和性能之间平衡的结果：

当加载因子设置比较大的时候，扩容的门槛就被提高了，扩容发生的频率比较低，占用的空间会比较小，但此时发生 Hash 冲突的几率就会提升，因此需要更复杂的数据结构来存储元素，这样对元素的操作时间就会增加，运行效率也会因此降低；
而当加载因子值比较小的时候，扩容的门槛会比较低，因此会占用更多的空间，此时元素的存储就比较稀疏，发生哈希冲突的可能性就比较小，因此操作性能会比较高。
所以综合了以上情况就取了一个 0.5 到 1.0 的平均数 0.75 作为加载因子。

put方法

• put方法是map中核心方法之一，所以一步一步分析

public V put(K key, V value) {
   
   
    
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
//......
static final int hash(Object key) {
   
   //根据参数，产生一个哈希值
    int h;
    //这里为什么不直接返回key.hashCode() 还要与 h>>>16来异或呢？
    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; //临时变量，存储"哈希表"——由此可见，哈希表是一个Node[]数组
    Node<K,V> p;//临时变量，用于存储从"哈希表"中获取的Node
    int n, i;//n存储哈希表长度；i存储哈希表索引

    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)//判断当前是否还没有生成哈希表
        //这里就是默认初始化容量为16
        n