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中心的な質問:セットは、要素が繰り返されていないことをどのように認識しますか?
HashSetソースコード分析
HashMapの構築
最下層はHashMapを実装することです
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
メソッドの追加
追加操作は、要素をキーとしてマップに配置し、毎回現在の値を格納することです。この値は意味がなく、毎回スペースを浪費します。
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();
マップのソースコード
putメソッド
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
ハッシュ法
static final int hash(Object key) {
int h;
//计算hash值,根据传入的对象类型调用不同的hash函数
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
putValueメソッド
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
//tab存放 当前的哈希桶, p用作临时链表节点
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//table为null,初始化table长度
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//i是散列值,table[i]上没有数据,没有发生哈希碰撞。存放数据
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//table[i]上存放节点Node
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
//table[i]上有数据,发生哈希碰撞
else {
Node<K,V> e; K k;
//hash是节点p的属性
//先比较hash是否一样,在比较key是否一样,如果相同,记录当前的节点e。(后面覆盖value会用到)
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//红黑树
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
//当前节点的hash一致,但是key不同,则在当前节点.next插入一个节点,变为链表
else {
//遍历到链表尾部看是否有相同的key,没有则加,有则替换Node(后面替换value会用到)
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
//后面没有节点,可以创建节点,退出循环
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
//如果追加节点后,binCount >=7(也就是8个节点的时候),则转化为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//当前节点后面有节点,并且这个节点和当前的节点的hash和key都相同则找到了要替换的节点位置,退出循环(已经在e = p.next中更新了节点)
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
//p指向下一个节点,在前面的代码中e = p.next
p = e;
}
}
//如果e不是null,说明有需要覆盖的节点,
if (e != null) {
// existing mapping for key
//则覆盖节点值,并返回原oldValue
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
//这是一个空实现的函数,用作LinkedHashMap重写使用。
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//更新size,并判断是否需要扩容--大于初始容量。
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
なぜ(n-1)&ハッシュ?
一般に、ハッシュ値を使用してハッシュテーブルのハッシュの長さを調整することを考えます(つまり、除算ハッシュメソッド)。このメソッドはHashtableにも実装されています。このメソッドは、基本的に要素がハッシュテーブルでハッシュされることを保証できます。 。は比較的均一ですが、モジュラスは除算演算を使用するため、非常に非効率的です。HashMapでは、(length-1)&hashメソッドを使用してモジュラスを置き換えます。これも均一なハッシュを実現しますが、効率ははるかに高くなります。これはHashMapでもあり、Hashtableの改良版です。
ハッシュテーブルの容量が2の累乗でなければならないのはなぜですか?
まず、長さが2の整数乗の場合、(n-1)&hashは、モジュラスを長さにすることと同等です。これにより、ハッシュの均一性が保証され、効率も向上します。
次に、長さが2の整数乗の場合、偶数であるため、長さ-1は奇数であり、奇数の最後の桁は1です。これにより、(n-1)&の最後の桁が保証されます。ハッシュは0または可能です。1(hの値によって異なります)、つまり、ANDの後の結果は偶数または奇数になる可能性があるため、ハッシュの均一性が保証され、長さが奇数の場合は長さ-1が偶数であり、その最後の桁が0であることは明らかです。したがって、(n-1)とハッシュの最後の桁は0でなければなりません。つまり、偶数にすることしかできないため、ハッシュ値は次のようになります。配列の偶数の添え字位置にハッシュされます。スペースのほぼ半分が無駄になります。したがって、長さを2の累乗にすることは、異なるハッシュ値の衝突の確率を小さくして、要素を均等にハッシュできるようにすることです。ハッシュテーブル内。
静的内部クラスノード
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
//map底层实现是一个Node数组
transient Node<K,V>[] table;
ノードの最下層には、キー、値、およびハッシュ値が格納されます
/**
* Basic hash bin node, used for most entries. (See below for
* TreeNode subclass, and in LinkedHashMap for its Entry subclass.)
*/
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
public final K getKey() {
return key; }
public final V getValue() {
return value; }
public final String toString() {
return key + "=" + value; }
public final int hashCode() {
return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
}
public final V setValue(V newValue) {
V oldValue = value;
value = newValue;
return oldValue;
}
public final boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (o instanceof Map.Entry) {
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
Objects.equals(value, e.getValue()))
return true;
}
return false;
}
}
回答:
セットの最下層はマップによって実装されます。要素を格納するときにハッシュ(キー)が実行されます。繰り返されるキーがオーバーライドされると、ノードが上書きされ(実際には値が上書きされます)、値が固定され、同じなので、重複する要素はありません。