HashMap之KeySet分析
本篇涵盖
1、HashMap并不是用keySet来存储key的原因及证明
2、keySet方法返回后的remove、add操作原理
一、方法作用
概括一下
1、keySet方法返回map中包含的键的集合视图
2、集合由map支持,改变集合会影响map,反之亦然
3、集合支持删除操作,不支持添加
二、原理分析
1、HashMap源码分析
keySet方法查看keySet是否为null
不为null则直接返回,若为null则创建后返回
接下来看构造函数中做了什么
/**
* {@inheritDoc}
*
* @implSpec
* This implementation returns a set that subclasses {@link AbstractSet}.
* The subclass's iterator method returns a "wrapper object" over this
* map's <tt>entrySet()</tt> iterator. The <tt>size</tt> method
* delegates to this map's <tt>size</tt> method and the
* <tt>contains</tt> method delegates to this map's
* <tt>containsKey</tt> method.
*
* <p>The set is created the first time this method is called,
* and returned in response to all subsequent calls. No synchronization
* is performed, so there is a slight chance that multiple calls to this
* method will not all return the same set.
*/
public Set<K> keySet() {
Set<K> ks = keySet;
if (ks == null) {
ks = new AbstractSet<K>() {
public Iterator<K> iterator() {
return new Iterator<K>() {
private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator(); public boolean hasNext() {
return i.hasNext();
} public K next() {
return i.next().getKey();
} public void remove() {
i.remove();
}
};
} public int size() {
return AbstractMap.this.size();
} public boolean isEmpty() {
return AbstractMap.this.isEmpty();
} public void clear() {
AbstractMap.this.clear();
} public boolean contains(Object k) {
return AbstractMap.this.containsKey(k);
}
};
keySet = ks;
}
return ks;
}
keySet构造函数
代码注释中提到,创建的对象是AbstractSet的子类
并且说明了keySet集合是在第一次调用此方法时创建的
再来看KeySet这个类
final class KeySet extends AbstractSet<K> {
public final int size() { return size; }
public final void clear() { HashMap.this.clear(); }
public final Iterator<K> iterator() { return new KeyIterator(); }
public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
public final boolean remove(Object key) {
return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
}
public final Spliterator<K> spliterator() {
return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
}
public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
KeySet
里面包含了clear、remove、forEach等方法
需要注意,这里不存在任何能存放键的数据结构
那keySet集合是怎样拿到所有键的呢?不要着急,我们进入父类查看
2、AbstractSet分析(removeAll实现)
这是一个抽象类,还是没有任何存储结构
不过我们找到了removeAll方法
可以看到需要传入一个collection
利用迭代器遍历,通过remove方法实现删除
按照这种思想,keySet方法会不会也是利用了迭代器来获取key?
我们继续进入父类
3、AbstractCollection分析(add抛异常原因)
还是不存在任何存储结构
因为实现了collection接口,所以有迭代方法
我们还看到了add和addAll方法
使用add时直接抛出不支持异常
addAll调用add,所以还是会报异常
到这里我们知道add抛异常的出处了,是在AbstractCollection中规定的
4、KeyIterator迭代器分析
到此我们没有发现任何的存储结构
接下来来验证keySet方法是利用了迭代器来获取key的
使用了KeyIterator迭代器
进入父类
abstract class HashIterator {
Node<K,V> next; // next entry to return
Node<K,V> current; // current entry
int expectedModCount; // for fast-fail
int index; // current slot HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
Node<K,V>[] t = table;
current = next = null;
index = 0;
if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
} public final boolean hasNext() {
return next != null;
} final Node<K,V> nextNode() {
Node<K,V>[] t;
Node<K,V> e = next;
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
return e;
} public final void remove() {
Node<K,V> p = current;
if (p == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
current = null;
K key = p.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, false);
expectedModCount = modCount;
}
}
HashIterator
构造方法中拿到table
循环并将index置于table的第一位(第一个有元素的位置)
将next置为下一位
再来看看获取下一个节点的方法
1、将e设为next
2、将next置为下一位元素
3、返回e
使用迭代器一直迭代的话,就应该是从数组前到后
每次获取数组当前下标链表的下一个元素
直到元素为null,代表前端链表结束
数组下标增加,继续遍历下一个链表
三、总结
keySet方法并没有存储HashMap的key,而是以迭代器的形式,遍历获取HashMap中的所有key
对于HashMap的values方法,也是类似的原理
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