软件编程
位置:首页>> 软件编程>> java编程>> JDK源码之Vector与HashSet解析

JDK源码之Vector与HashSet解析

作者:兴趣使然的草帽路飞  发布时间:2021-09-06 10:47:23 

标签:JDK,Vector,HashSet

Vector简介

ArrayList 和 Vector 其实大同小异,基本结构都差不多,但是一些细节上有区别:比如线程安全与否,扩容的大小等,Vector的线程安全通过在方法上直接加synchronized实现。扩容默认扩大为原来的2倍。

继承体系

JDK源码之Vector与HashSet解析

从图中我们可以看出:Vector继承了AbstractList,实现了List,RandomAccess,Cloneable,Serializable接口,因此Vector支持快速随机访问,可以被克隆,支持序列化。

Vector的成员变量(属性)


// Object类型的数组
// 注意:访问修饰符有所不同,Vector用protected修饰,而ArrayList用private修饰。
// JavaSe中:private变量只能被当前类的方法访问,而protected可以被同一包中的所有类和其他包的子类访问
protected Object[] elementData;
// 动态数组的实际有效大小,即数组中存储的元素个数
protected int elementCount;
// 动态数组的增长系数:若开始事先没有指定,则默认是增加一倍的大小
protected int capacityIncrement;
// 序列版本号
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;

Vector的构造函数

Vector的构造函数有四个


// 默认空参构造函数
public Vector() {
   // 调用指定初始容量的构造函数,初始容量为10
   this(10);
}
// 可以指定初始容量的构造函数
public Vector(int initialCapacity) {
   // 调用指定初始容量和增长系数的构造函数,增长系数设置为0
   this(initialCapacity, 0);
}
// 可以指定初始容量和增长系数的构造函数
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
   super();
   if (initialCapacity < 0)
       throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                          initialCapacity);
   // 根据初始容量创建一个Object类型的数组
   this.elementData = new Object[initialCapacity];
   // 给增长系数赋值
   this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
// 参数为集合类型的构造函数
public Vector(Collection<? extends E> c) {
   elementData = c.toArray();
   elementCount = elementData.length;
   // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
   if (elementData.getClass() != Object[].class)
       // 将参数集合c 中的数据拷贝到elementData
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
}

Vector成员方法

get方法


// 获得指定下标的元素数据
public synchronized E get(int index) {
   if (index >= elementCount)
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
   return elementData(index);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
   return (E) elementData[index];
}

set方法


// 修改指定下标的元素数据
public synchronized E set(int index, E element) {
   if (index >= elementCount)
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
   E oldValue = elementData(index);
   elementData[index] = element;
   return oldValue;
}

remove方法


// 删除某个元素数据
public boolean remove(Object o) {
   return removeElement(o);
}
//
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
   modCount++;
   // 找到指定元素的下标
   int i = indexOf(obj);
   if (i >= 0) {
       // 根据下标删除元素
       removeElementAt(i);
       return true;
   }
   return false;
}
// 根据下标删除元素
public synchronized void removeElementAt(int index) {
   modCount++;
   if (index >= elementCount) {
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
                                                elementCount);
   }
   else if (index < 0) {
       throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
   }
   // index之后的有效元素数量
   int j = elementCount - index - 1;
   if (j > 0) {
       // 旧数组替换新数组
       System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
   }
   // 有效元素数量--
   elementCount--;
   elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
}

add方法


// 在数组末尾添加指定元素
public synchronized boolean add(E e) {
   modCount++;
   // 判断是否需要扩容
   ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
   elementData[elementCount++] = e;
   return true;
}

其他方法


// 将数组Vector中的全部元素都拷贝到数组anArray中去,调用本地方法arraycopy
public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
   System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
}
public synchronized void trimToSize() {
   modCount++;
   int oldCapacity = elementData.length;
   if (elementCount < oldCapacity) {
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
   }
}
// 设置Vector数组的大小
public synchronized void setSize(int newSize) {
   // 修改次数++
   modCount++;
   // 判断设置的数组大小是否大于Vector中有存储的效元素的个数
   // 若 newSize > Vector中有存储的效元素的个数,则调整Vector的大小
   if (newSize > elementCount) {
       // 调用判断是否扩容的方法,如果需要扩容则该方法内部调用扩容方法grow()
       ensureCapacityHelper(newSize);
   } else {
       // 如果上述判断不成立,则将newSize位置之后开始的元素都设置为null
       for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
           elementData[i] = null;
       }
   }
   // 更新有效元素个数
   elementCount = newSize;
}
// 获取Vector的当前容量
public synchronized int capacity() {
   return elementData.length;
}
// 获取Vector里面的有效元素个数
public synchronized int size() {
   return elementCount;
}
// 判断Vecotor中是否包含元素 o
public boolean contains(Object o) {
   return indexOf(o, 0) >= 0;
}
// 获取Vector数组中第一次出现对象o的下标,如果不存在,那么返回-1
public int indexOf(Object o) {
   return indexOf(o, 0);
}
// 返回从index出开始第一次出现对象o的下标,如果不存在,那么返回-1
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
   if (o == null) {
       for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
           if (elementData[i]==null)
               return i;
   } else {
       for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
           if (o.equals(elementData[i]))
               return i;
   }
   return -1;
}
......

Vector的扩容方法


// 确定数组当前的容量大小
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
   if (minCapacity > 0) {
       modCount++;
       ensureCapacityHelper(minCapacity);
   }
}
// 如果:当前容量 > 当前数组长度,就调用grow(minCapacity)方法进行扩容
// 由于该方法是在ensureCapacity()中被调用的,而ensureCapacity()方法中已经加上了synchronized锁,所以
// 该方法不需要再加锁
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
   // overflow-conscious code
   if (minCapacity - elementData.length > 0)
       grow(minCapacity);
}
// 最大上限的数组容量大小
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE
// Vector集合中的核心扩容方法
private void grow(int minCapacity) {
   // overflow-conscious code
   // 获取旧数组的容量
   int oldCapacity = elementData.length;
   // 得到扩容后(如果需要扩容的话)的新数组容量
   int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
   // 如果新容量 < 数组实际所需容量,则令newCapacity = minCapacity
   if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
   // 如果当前所需容量 > MAX_ARRAY_SIZE,则新容量设为 Integer.MAX_VALUE,否则设为 MAX_ARRAY_SIZE
   if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
   elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
// 最大容量
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
   if (minCapacity < 0) // overflow
       throw new OutOfMemoryError();
   return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
       Integer.MAX_VALUE :
       MAX_ARRAY_SIZE;
}

完整源码


public class Vector<E>
   extends AbstractList<E>
   implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
   protected Object[] elementData;
   protected int elementCount;
   protected int capacityIncrement;
   private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L;
   public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
       super();
       if (initialCapacity < 0)
           throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                              initialCapacity);
       this.elementData = new Object[initialCapacity];
       this.capacityIncrement = capacityIncrement;
   }
   public Vector(int initialCapacity) {
       this(initialCapacity, 0);
   }
   public Vector() {
       this(10);
   }
   public Vector(Collection<? extends E> c) {
       elementData = c.toArray();
       elementCount = elementData.length;
       // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
       if (elementData.getClass() != Object[].class)
           elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
   }
   public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
       System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
   }
   public synchronized void trimToSize() {
       modCount++;
       int oldCapacity = elementData.length;
       if (elementCount < oldCapacity) {
           elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
       }
   }
   public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
       if (minCapacity > 0) {
           modCount++;
           ensureCapacityHelper(minCapacity);
       }
   }
   private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0)
           grow(minCapacity);
   }
   private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
   private void grow(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
       int oldCapacity = elementData.length;
       int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                        capacityIncrement : oldCapacity);
       if (newCapacity - minCapacity < 0)
           newCapacity = minCapacity;
       if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
           newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
   }
   private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
       if (minCapacity < 0) // overflow
           throw new OutOfMemoryError();
       return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
           Integer.MAX_VALUE :
           MAX_ARRAY_SIZE;
   }
   public synchronized void setSize(int newSize) {
       modCount++;
       if (newSize > elementCount) {
           ensureCapacityHelper(newSize);
       } else {
           for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
               elementData[i] = null;
           }
       }
       elementCount = newSize;
   }
   public synchronized int capacity() {
       return elementData.length;
   }
   public synchronized int size() {
       return elementCount;
   }
   public synchronized boolean isEmpty() {
       return elementCount == 0;
   }
   public Enumeration<E> elements() {
       return new Enumeration<E>() {
           int count = 0;
           public boolean hasMoreElements() {
               return count < elementCount;
           }
           public E nextElement() {
               synchronized (Vector.this) {
                   if (count < elementCount) {
                       return elementData(count++);
                   }
               }
               throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
           }
       };
   }
   public boolean contains(Object o) {
       return indexOf(o, 0) >= 0;
   }
   public int indexOf(Object o) {
       return indexOf(o, 0);
   }
   public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
       if (o == null) {
           for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
               if (elementData[i]==null)
                   return i;
       } else {
           for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
               if (o.equals(elementData[i]))
                   return i;
       }
       return -1;
   }
   public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
       return lastIndexOf(o, elementCount-1);
   }
   public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
       if (index >= elementCount)
           throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
       if (o == null) {
           for (int i = index; i >= 0; i--)
               if (elementData[i]==null)
                   return i;
       } else {
           for (int i = index; i >= 0; i--)
               if (o.equals(elementData[i]))
                   return i;
       }
       return -1;
   }
   public synchronized E elementAt(int index) {
       if (index >= elementCount) {
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
       }
       return elementData(index);
   }
   public synchronized E firstElement() {
       if (elementCount == 0) {
           throw new NoSuchElementException();
       }
       return elementData(0);
   }
   public synchronized E lastElement() {
       if (elementCount == 0) {
           throw new NoSuchElementException();
       }
       return elementData(elementCount - 1);
   }
   public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
       if (index >= elementCount) {
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
                                                    elementCount);
       }
       elementData[index] = obj;
   }
   public synchronized void removeElementAt(int index) {
       modCount++;
       if (index >= elementCount) {
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
                                                    elementCount);
       }
       else if (index < 0) {
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       }
       int j = elementCount - index - 1;
       if (j > 0) {
           System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
       }
       elementCount--;
       elementData[elementCount] = null; /* to let gc do its work */
   }
   public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
       modCount++;
       if (index > elementCount) {
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
                                                    + " > " + elementCount);
       }
       ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
       System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
       elementData[index] = obj;
       elementCount++;
   }
   public synchronized void addElement(E obj) {
       modCount++;
       ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
       elementData[elementCount++] = obj;
   }
   public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
       modCount++;
       int i = indexOf(obj);
       if (i >= 0) {
           removeElementAt(i);
           return true;
       }
       return false;
   }
   public synchronized void removeAllElements() {
       modCount++;
       // Let gc do its work
       for (int i = 0; i < elementCount; i++)
           elementData[i] = null;
       elementCount = 0;
   }
   public synchronized Object clone() {
       try {
           @SuppressWarnings("unchecked")
               Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone();
           v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
           v.modCount = 0;
           return v;
       } catch (CloneNotSupportedException e) {
           // this shouldn't happen, since we are Cloneable
           throw new InternalError(e);
       }
   }
   public synchronized Object[] toArray() {
       return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
   }
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
       if (a.length < elementCount)
           return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());
       System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);
       if (a.length > elementCount)
           a[elementCount] = null;
       return a;
   }
   // Positional Access Operations
   @SuppressWarnings("unchecked")
   E elementData(int index) {
       return (E) elementData[index];
   }
   public synchronized E get(int index) {
       if (index >= elementCount)
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       return elementData(index);
   }
   public synchronized E set(int index, E element) {
       if (index >= elementCount)
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       E oldValue = elementData(index);
       elementData[index] = element;
       return oldValue;
   }
   public synchronized boolean add(E e) {
       modCount++;
       ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
       elementData[elementCount++] = e;
       return true;
   }
   public boolean remove(Object o) {
       return removeElement(o);
   }
   public void add(int index, E element) {
       insertElementAt(element, index);
   }
   public synchronized E remove(int index) {
       modCount++;
       if (index >= elementCount)
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       E oldValue = elementData(index);
       int numMoved = elementCount - index - 1;
       if (numMoved > 0)
           System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                            numMoved);
       elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
       return oldValue;
   }
   public void clear() {
       removeAllElements();
   }
   // Bulk Operations
   public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
       return super.containsAll(c);
   }
   public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
       modCount++;
       Object[] a = c.toArray();
       int numNew = a.length;
       ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
       System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
       elementCount += numNew;
       return numNew != 0;
   }
   public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
       return super.removeAll(c);
   }
   public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {
       return super.retainAll(c);
   }
   public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
       modCount++;
       if (index < 0 || index > elementCount)
           throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
       Object[] a = c.toArray();
       int numNew = a.length;
       ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
       int numMoved = elementCount - index;
       if (numMoved > 0)
           System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                            numMoved);
       System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
       elementCount += numNew;
       return numNew != 0;
   }
   public synchronized boolean equals(Object o) {
       return super.equals(o);
   }
   public synchronized int hashCode() {
       return super.hashCode();
   }
   public synchronized String toString() {
       return super.toString();
   }
   public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
       return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
                                           this);
   }
   protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
       modCount++;
       int numMoved = elementCount - toIndex;
       System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                        numMoved);
       // Let gc do its work
       int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex);
       while (elementCount != newElementCount)
           elementData[--elementCount] = null;
   }
   private void readObject(ObjectInputStream in)
           throws IOException, ClassNotFoundException {
       ObjectInputStream.GetField gfields = in.readFields();
       int count = gfields.get("elementCount", 0);
       Object[] data = (Object[])gfields.get("elementData", null);
       if (count < 0 || data == null || count > data.length) {
           throw new StreamCorruptedException("Inconsistent vector internals");
       }
       elementCount = count;
       elementData = data.clone();
   }
   private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
           throws java.io.IOException {
       final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();
       final Object[] data;
       synchronized (this) {
           fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);
           fields.put("elementCount", elementCount);
           data = elementData.clone();
       }
       fields.put("elementData", data);
       s.writeFields();
   }
   public synchronized ListIterator<E> listIterator(int index) {
       if (index < 0 || index > elementCount)
           throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
       return new ListItr(index);
   }
   public synchronized ListIterator<E> listIterator() {
       return new ListItr(0);
   }
   public synchronized Iterator<E> iterator() {
       return new Itr();
   }
   private class Itr implements Iterator<E> {
       int cursor;       // index of next element to return
       int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
       int expectedModCount = modCount;
       public boolean hasNext() {
           // Racy but within spec, since modifications are checked
           // within or after synchronization in next/previous
           return cursor != elementCount;
       }
       public E next() {
           synchronized (Vector.this) {
               checkForComodification();
               int i = cursor;
               if (i >= elementCount)
                   throw new NoSuchElementException();
               cursor = i + 1;
               return elementData(lastRet = i);
           }
       }
       public void remove() {
           if (lastRet == -1)
               throw new IllegalStateException();
           synchronized (Vector.this) {
               checkForComodification();
               Vector.this.remove(lastRet);
               expectedModCount = modCount;
           }
           cursor = lastRet;
           lastRet = -1;
       }
       @Override
       public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
           Objects.requireNonNull(action);
           synchronized (Vector.this) {
               final int size = elementCount;
               int i = cursor;
               if (i >= size) {
                   return;
               }
       @SuppressWarnings("unchecked")
               final E[] elementData = (E[]) Vector.this.elementData;
               if (i >= elementData.length) {
                   throw new ConcurrentModificationException();
               }
               while (i != size && modCount == expectedModCount) {
                   action.accept(elementData[i++]);
               }
               // update once at end of iteration to reduce heap write traffic
               cursor = i;
               lastRet = i - 1;
               checkForComodification();
           }
       }
       final void checkForComodification() {
           if (modCount != expectedModCount)
               throw new ConcurrentModificationException();
       }
   }
   /**
    * An optimized version of AbstractList.ListItr
    */
   final class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
       ListItr(int index) {
           super();
           cursor = index;
       }
       public boolean hasPrevious() {
           return cursor != 0;
       }
       public int nextIndex() {
           return cursor;
       }
       public int previousIndex() {
           return cursor - 1;
       }
       public E previous() {
           synchronized (Vector.this) {
               checkForComodification();
               int i = cursor - 1;
               if (i < 0)
                   throw new NoSuchElementException();
               cursor = i;
               return elementData(lastRet = i);
           }
       }
       public void set(E e) {
           if (lastRet == -1)
               throw new IllegalStateException();
           synchronized (Vector.this) {
               checkForComodification();
               Vector.this.set(lastRet, e);
           }
       }
       public void add(E e) {
           int i = cursor;
           synchronized (Vector.this) {
               checkForComodification();
               Vector.this.add(i, e);
               expectedModCount = modCount;
           }
           cursor = i + 1;
           lastRet = -1;
       }
   }
   @Override
   public synchronized void forEach(Consumer<? super E> action) {
       Objects.requireNonNull(action);
       final int expectedModCount = modCount;
       @SuppressWarnings("unchecked")
       final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
       final int elementCount = this.elementCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < elementCount; i++) {
           action.accept(elementData[i]);
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
   }
   @Override
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public synchronized boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
       Objects.requireNonNull(filter);
       // figure out which elements are to be removed
       // any exception thrown from the filter predicate at this stage
       // will leave the collection unmodified
       int removeCount = 0;
       final int size = elementCount;
       final BitSet removeSet = new BitSet(size);
       final int expectedModCount = modCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
           @SuppressWarnings("unchecked")
           final E element = (E) elementData[i];
           if (filter.test(element)) {
               removeSet.set(i);
               removeCount++;
           }
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       // shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
       final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
       if (anyToRemove) {
           final int newSize = size - removeCount;
           for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
               i = removeSet.nextClearBit(i);
               elementData[j] = elementData[i];
           }
           for (int k=newSize; k < size; k++) {
               elementData[k] = null;  // Let gc do its work
           }
           elementCount = newSize;
           if (modCount != expectedModCount) {
               throw new ConcurrentModificationException();
           }
           modCount++;
       }
       return anyToRemove;
   }
   @Override
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public synchronized void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
       Objects.requireNonNull(operator);
       final int expectedModCount = modCount;
       final int size = elementCount;
       for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
           elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
       }
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       modCount++;
   }
   @SuppressWarnings("unchecked")
   @Override
   public synchronized void sort(Comparator<? super E> c) {
       final int expectedModCount = modCount;
       Arrays.sort((E[]) elementData, 0, elementCount, c);
       if (modCount != expectedModCount) {
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       modCount++;
   }
   @Override
   public Spliterator<E> spliterator() {
       return new VectorSpliterator<>(this, null, 0, -1, 0);
   }
   /** Similar to ArrayList Spliterator */
   static final class VectorSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
       private final Vector<E> list;
       private Object[] array;
       private int index; // current index, modified on advance/split
       private int fence; // -1 until used; then one past last index
       private int expectedModCount; // initialized when fence set
       /** Create new spliterator covering the given  range */
       VectorSpliterator(Vector<E> list, Object[] array, int origin, int fence,
                         int expectedModCount) {
           this.list = list;
           this.array = array;
           this.index = origin;
           this.fence = fence;
           this.expectedModCount = expectedModCount;
       }
       private int getFence() { // initialize on first use
           int hi;
           if ((hi = fence) < 0) {
               synchronized(list) {
                   array = list.elementData;
                   expectedModCount = list.modCount;
                   hi = fence = list.elementCount;
               }
           }
           return hi;
       }
       public Spliterator<E> trySplit() {
           int hi = getFence(), lo = index, mid = (lo + hi) >>> 1;
           return (lo >= mid) ? null :
               new VectorSpliterator<E>(list, array, lo, index = mid,
                                        expectedModCount);
       }
       @SuppressWarnings("unchecked")
       public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
           int i;
           if (action == null)
               throw new NullPointerException();
           if (getFence() > (i = index)) {
               index = i + 1;
               action.accept((E)array[i]);
               if (list.modCount != expectedModCount)
                   throw new ConcurrentModificationException();
               return true;
           }
           return false;
       }
       @SuppressWarnings("unchecked")
       public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
           int i, hi; // hoist accesses and checks from loop
           Vector<E> lst; Object[] a;
           if (action == null)
               throw new NullPointerException();
           if ((lst = list) != null) {
               if ((hi = fence) < 0) {
                   synchronized(lst) {
                       expectedModCount = lst.modCount;
                       a = array = lst.elementData;
                       hi = fence = lst.elementCount;
                   }
               }
               else
                   a = array;
               if (a != null && (i = index) >= 0 && (index = hi) <= a.length) {
                   while (i < hi)
                       action.accept((E) a[i++]);
                   if (lst.modCount == expectedModCount)
                       return;
               }
           }
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
       public long estimateSize() {
           return (long) (getFence() - index);
       }
       public int characteristics() {
           return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
       }
   }
}

HashSet简介

HashSet的特点

  • 无序性(存储元素无序)

  • 唯一性(允许使用null)

  • 本质上,HashSet底层是通过HashMap来保证唯一性

  • HashSet没有提供get()方法,同HashMap一样,因为Set内部是无序的,所以只能通过迭代的方式获得

HashSet的继承体系

JDK源码之Vector与HashSet解析

HashSet源码分析

1. 属性(成员变量)


// HashSet内部使用HashMap来存储元素,因此本质上是HashMap
private transient HashMap<E,Object> map;
// 虚拟对象,用来作为value放到map中(在HashSet底层的HashMap中,key为要存储的元素,value统一为PRESENT)
private static final Object PRESENT = new Object();

2. 构造方法


public HashSet() {
   map = new HashMap<>();
}
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
   map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
   addAll(c);
}
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
   map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
public HashSet(int initialCapacity) {
   map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
// 注意:这里未用public修饰,主要是给LinkedHashSet使用的
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
   map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

构造方法都是调用HashMap对应的构造方法。最后一个构造方法有点特殊,它不是public的,意味着它只能被同一个包或者子类调用,这是LinkedHashSet专属的方法。

3. 成员方法

3.1 添加元素add(E e)


// HashSet添加元素的时候,直接调用的是HashMap中的put()方法,
// 把元素本身作为key,把PRESENT作为value,也就是这个map中所有的value都是一样的。
public boolean add(E e) {
   return map.put(e, PRESENT)==null;
}

3.2 删除元素remove(Object o)


// HashSet删除元素,直接调用HashMap的remove方法
public boolean remove(Object o) {
   // 注意:map的remove返回是删除元素的value,而Set的remov返回的是boolean类型
   // 如果是null的话说明没有该元素,如果不是null肯定等于PRESENT
   return map.remove(o)==PRESENT;
}

3.3 查找元素contains(Object o)


// Set中没有get()方法,不像List那样可以按index获取元素
public boolean contains(Object o) {
   return map.containsKey(o);
}

4. 完整代码

HashSet是基于HashMap的,所以其源码较少:


package java.util;
import java.io.InvalidObjectException;
import sun.misc.SharedSecrets;

public class HashSet<E>
   extends AbstractSet<E>
   implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
   static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
   // 内部元素存储在HashMap中
   private transient HashMap<E,Object> map;
   // 虚拟元素,用来存到map元素的value中的,没有实际意义
   private static final Object PRESENT = new Object();
   // 空构造方法
   public HashSet() {
       map = new HashMap<>();
   }
   // 把另一个集合的元素全都添加到当前Set中
   // 注意,这里初始化map的时候是计算了它的初始容量的
   public HashSet(Collection<? extends E> c) {
       map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
       addAll(c);
   }
   // 指定初始容量和装载因子
   public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
       map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
   }
   // 只指定初始容量
   public HashSet(int initialCapacity) {
       map = new HashMap<>(initialCapacity);
   }
   // LinkedHashSet专用的方法
   // dummy是没有实际意义的, 只是为了跟上上面那个操持方法签名不同而已
   HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
       map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
   }
   // 迭代器
   public Iterator<E> iterator() {
       return map.keySet().iterator();
   }
   // 元素个数
   public int size() {
       return map.size();
   }
   // 检查是否为空
   public boolean isEmpty() {
       return map.isEmpty();
   }
   // 检查是否包含某个元素
   public boolean contains(Object o) {
       return map.containsKey(o);
   }
   // 添加元素
   public boolean add(E e) {
       return map.put(e, PRESENT)==null;
   }
   // 删除元素
   public boolean remove(Object o) {
       return map.remove(o)==PRESENT;
   }
   // 清空所有元素
   public void clear() {
       map.clear();
   }
   // 克隆方法
   @SuppressWarnings("unchecked")
   public Object clone() {
       try {
           HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
           newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
           return newSet;
       } catch (CloneNotSupportedException e) {
           throw new InternalError(e);
       }
   }
   // 序列化写出方法
   private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
       throws java.io.IOException {
       // 写出非static非transient属性
       s.defaultWriteObject();
       // 写出map的容量和装载因子
       s.writeInt(map.capacity());
       s.writeFloat(map.loadFactor());
       // 写出元素个数
       s.writeInt(map.size());
       // 遍历写出所有元素
       for (E e : map.keySet())
           s.writeObject(e);
   }
   // 序列化读入方法
   private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
       throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
       // 读入非static非transient属性
       s.defaultReadObject();
       // 读入容量, 并检查不能小于0
       int capacity = s.readInt();
       if (capacity < 0) {
           throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +
                                            capacity);
       }
       // 读入装载因子, 并检查不能小于等于0或者是NaN(Not a Number)
       // java.lang.Float.NaN = 0.0f / 0.0f;
       float loadFactor = s.readFloat();
       if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
           throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
                                            loadFactor);
       }
       // 读入元素个数并检查不能小于0
       int size = s.readInt();
       if (size < 0) {
           throw new InvalidObjectException("Illegal size: " +
                                            size);
       }
       // 根据元素个数重新设置容量
       // 这是为了保证map有足够的容量容纳所有元素, 防止无意义的扩容
       capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),
               HashMap.MAXIMUM_CAPACITY);
       // 再次检查某些东西, 不重要的代码忽视掉
       SharedSecrets.getJavaOISAccess()
                    .checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity));
       // 创建map, 检查是不是LinkedHashSet类型
       map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ?
              new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
              new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));
       // 读入所有元素, 并放入map中
       for (int i=0; i<size; i++) {
           @SuppressWarnings("unchecked")
               E e = (E) s.readObject();
           map.put(e, PRESENT);
       }
   }
   // 可分割的迭代器, 主要用于多线程并行迭代处理时使用
   public Spliterator<E> spliterator() {
       return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0);
   }
}

小结

  • HashSet内部使用HashMap的key存储元素,以此来保证元素不重复;

  • HashSet是无序的,因为HashMap的key是无序的;

  • HashSet中允许有一个null元素,因为HashMap允许key为null;

  • HashSet是非线程安全的;HashSet是没有get()方法的;

扩展:

当向HashMap中存储n个元素时,它的初始化容量应指定为:((n/0.75f) + 1),如果这个值小于16,就直接使用16为容量。初始化时指定容量是为了减少扩容的次数,提高效率。

LinkedHashSet分析


package java.util;
// LinkedHashSet继承自HashSet
public class LinkedHashSet<E>
   extends HashSet<E>
   implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
   private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;
   // 传入容量和装载因子
   public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
       super(initialCapacity, loadFactor, true);
   }
   // 只传入容量, 装载因子默认为0.75
   public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
       super(initialCapacity, .75f, true);
   }
   // 使用默认容量16, 默认装载因子0.75
   public LinkedHashSet() {
       super(16, .75f, true);
   }
   // 将集合c中的所有元素添加到LinkedHashSet中
   // 好奇怪, 这里计算容量的方式又变了
   // HashSet中使用的是Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)
   // 这一点有点不得其解, 是作者偷懒?
   public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
       super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
       addAll(c);
   }
   // 可分割的迭代器, 主要用于多线程并行迭代处理时使用
   @Override
   public Spliterator<E> spliterator() {
       return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.DISTINCT | Spliterator.ORDERED);
   }
}
  • LinkedHashSet继承自HashSet,它的添加、删除、查询等方法都是直接用的HashSet的,唯一的不同就是它使用LinkedHashMap存储元素。

  • LinkedHashSet是有序的,它是按照插入的顺序排序的。

  • LinkedHashSet是不支持按访问顺序对元素排序的,只能按插入顺序排序。

因为,LinkedHashSet所有的构造方法都是调用HashSet的同一个构造方法,如下:


// HashSet的构造方法
   HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
       map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
   }

通过调用LinkedHashMap的构造方法初始化map,如下所示:


   public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
       super(initialCapacity, loadFactor);
       accessOrder = false;
   }

来源:https://csp1999.blog.csdn.net/article/details/112723750

0
投稿

猜你喜欢

手机版 软件编程 asp之家 www.aspxhome.com