Java之集合的实现细节（一）

Set和Map

通过继承关系体系，我们可以得出

Set<->Map

EnumSet<->EnumMap

SortedSet<->SortedMap

TreeSet<->TreeMap

NavigableSet<->NavigableMap

HashSet<->HashMap

LinkedHashSet<->LinkeHashMap

表面上这两种集合没有太大关系，但是如果只考虑Map集合的key,不难发现，这些Map集合的key具有一个特征：所有key不能重复，无顺序。将Map集合所有的key集中起来，就是一个set集合。Map集合提供了一个方法来返回所有key组成的Set集合。

Set<K>keySet();

对于一个Map集合而言，其实是一个关联数组.Map总是可以根据该key快速查询对应的value,那么Map集合在保存key-value时可以只考虑key即可。

只要对传统的set稍微做改造，就可以将set改造成map集合，这个map集合功能几乎可以与系统提供的map媲美。

HashMap和HashSet

HashSet和HashMap之间有很多相似之处，对于HashSet而言，系统采用Hash算法决定集合元素的存储位置，可以保证快速存、取集合元素。对于HashMap而言，系统将value当成key的附属，系统根据Hash算法来决定key的存储位置，这样可以保证快速存、取集合key，而value总是紧跟随key存储。

虽然集合号称存储是Java对象，但实际上并不会真正将Java对象放Set集合中，而只是Set集合中保留这些对象的引用而言，Java集合实际上是多个引用变量所组成的集合，这些引用变量指向实际的Java对象。

引用类型的数组一样，当把Java对象放入数组之时，并不是真正把Java对象放入数组中，而只是把对象的引用放入数组中，每个数组元素都是一个引用变量。

当hashmap的每个bucket里存储的Entry只是单个Entry,既没有通过指针产生Entry链时，此时的HashMap具有最好的性能。

当程序通过key取出对应的value时，系统只要计算该key的hashcode()值，再根据该hashcode值找出该key在table中数组中的索引，然后取出该索引出的Entry，最后返回该key对应的value值。在发生"Hash冲突"的情况下，单个bucket存在的不是一个entry值而是entry链，系统必须按顺序遍历每个Entry链，直到找到想搜索的Entry为止。如果恰好要搜索的entry位于该entry链的最末端，必须循环到最好才能找到该元素。

HashMap在底层将key-value当成一个整体进行处理，这个整体就是一个Entry对象。HashMap底层采用一个Entry[]数组来保存所有的key-value对，当需要存储一个Entry对象时，会根据Hash算法来决定其存储位置。当需要取出一个Entry时，也会根据Hash算法找到其存储位置，直接取出该Entry。

HashMap之所以能快速存、取它所包含的Entry时，完全类似于现实生活中的：不同东西要放在不同位置，需要时才能快速找到它。

当创建HashMap时，有一个默认的负载因子，其默认值为0.75。这是时间和空间成本的一种折衷：增大负载因子可以减少Hash表所占用的内存，但是会增加查询数据的时间开销，而查询最频繁的操作（put和get方法都需要用到查询）；减少负载因子的话会提高数据查询性能，但会降低Hash表所占用的内存空间。

在创建HashMap时根据实际需要调整load factor的值。如果程序比较关心空间开销，内存比较紧张的话，可以适当增加负载因子。如果程序比较关心时间开销，内存比较宽裕，则可以减少负载因子。通常情况下，不需要改变负载因子。

如果开始就知道hashMap会保存多个key-value值，可以在创建时就使用较大的初始化容量，如果HashMap中的Entry的数量一直不会超过极限容量，HashMap就无需调用resize（）方法重新分配table组，从而保证较好的性能。当然，开始就将初始容量设置太高可能会浪费空间。因此创建HashMap时初始化容量设置也需要小心对待。