HashSet底层机制总结,HashMap底层转成红黑树的机制

HashSet底层机制：

HashSet的添加元素底层是如何实现的（hash() + equals() ）

1.HashSet底层是 HashMap ，底层维护了一个数组 + 单向链表

2.添加一个元素时，先得到hash值 -会转成->索引值

3.找到存储数据表 table，看这个索引位置是否已经存放的有元素

4.如果没有，直接加入

5.如果有，调用 equals比较，如果相同，就放弃添加,， 如果不相同，则添加到最后

6.在Java8中如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD（默认是8），

并且 table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY（默认64）就会进行树化（红黑树）

HashSet的扩容和转成红黑树机制

1.HashSe底层是 HashMap，第一次添加时， table数组扩容到16，

临界值（threshold）是 16 * 加载因子 （ load Factor）是0.75 = 12

2.如果 table数组使用个数size到了临界值12, 就会扩容到16 * 2=32，新的临界值就是32 * 0.75=24，依次类推

3.在Java8中如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY THRESHOLD (默认是8） 并且 table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPAITY (默认64），就会进行树化红黑树，否则仍然采用数组扩容机制

代码

public class HashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add("java");
        hashSet.add("php");
        hashSet.add("java");
        System.out.println("set" + hashSet);
    }
}

//执行步骤


//1.执行hashSet
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
//2.执行 add()
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null; //static final Object PRESENT = new Object();                                             PRESENT起到占位的目的  
    }
//3.执行put()，该方法会执行hash(hash(key))得到key对应的hash值，此值并不完全等价于hashcode
    public V put(K key, V value) { //key = "java" ， value = PRESENT 共享，因为是静态的
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    } 
    
    /*  
    //----> Force Step Into
    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
                                    //按位异或再右移16位
                                    //为了避免碰撞
    }

    */
//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;//定义了辅助变量
        //table 是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[]
        //if语句 表示如果当前table是null，或者大小为0
        //就第一次扩容到16个空间
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //（1）根据key得到hash，去计算该key应存放到table表的哪个索引位置，
        //    并且把这个位置的对象，赋给辅助变量p
        //（2）判断p是否为null
        //        （2.1）如果p为null，表示还没有存放过元素，
        //           就创建一个Node(hash = ,key="java", value=PRESENT,null)
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k; //辅助变量
            //如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的hash值一样
            //并且  满足准备加入的key和p指向的Node节点的key是同一个对象 或者 内容相同
            //就不能加入
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //再判断p是不是一颗红黑树
            //如果是调用putTreeVal
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {//如果 tabLe对应索引位置，已经是一个链表，就使用for循环比较
                 //（1）依次和该链表的每一个元素比较后，都不相同，则加入到该链表的最后
                 //          注意：注意在把元素添加到链表后，立即判断该链表是否已经达到8个结点就
                 //          调用treeifyBin()对当前这个链表进行树化（转成红黑树）
                 //            注意：转成红黑树要进行条件判断，判断条件如下
                 //            if(tab==NULL || (n= tab. Length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY（64）)                   //                resize();
                 //        如果上面条件成立，先扩容table
                 //        只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树
                 //（2）依次和该链表的每一个元素比较过程中，如果有相同情况，就直接 break
                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;
        //size每加入一个Node节点， size++,不管是直接在table上加的，还是在table上的链表上加的
        if (++size > threshold)
            resize();
        //在HashMap里是空方法，留给子类去实现，比如去形成一个有序的链表
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

    
    final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        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
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        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;
    }