HashMap中keySet()底层调用解析

时间:2021-08-10 19:16:55

问题:HashMap的keySet()方法底层如何调用的?
首先看keySet()的使用:

        Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
        map.put("a", 1);
        map.put("b", 2);
        map.put("c", 3);
        Set<String> ks = map.keySet();
        for (String s: ks){
            System.out.println(s);
        }

再看HashMap中keySet()方法:

    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
    }

而且keySet成员初始为null,且并没有在构造函数中初始化过

transient volatile Set<K> keySet = null;

所以初次调用keySet()方法时会new KeySet(),而KeySet()是一个内部类

    private final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public Iterator<K> iterator() {
            return newKeyIterator();
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsKey(o);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }

这个时候我们只是新建了一个KeySet 内部类对象,并没有调用其他方法,而且内部类KeySet 的父类无参构造函数也并没有做啥,那么问题来了,我们是怎么获取的HashMap中的key值的,之前对这个问题一直没明白。
其实,Set ks = map.keySet(); 这里的 ks 就仅仅只是一个Set引用,指向HashMap内部类KeySet的一个实例,重点在于该实例拥有自己的迭代器,当我们在使用增强for循环时才会调用该迭代器,也才会输出我们想要的东西。
现在看看迭代器是如何工作的:

private final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public Iterator<K> iterator() {
            return newKeyIterator();
        }
}

newKeyIterator()是指向外部类的一个函数

Iterator<K> newKeyIterator()   {
    return new KeyIterator();
}

现在又指向创建的另一个内部类对象KeyIterator(),该类继承HashIterator也是HashMap的内部类

    private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
        public K next() {
            return nextEntry().getKey();
        }
    }

当我们在增强for循环时会调用该next()方法,它指向的是nextEntry().getKey(),Entry中不仅存放了key,value,也存放了next,指向下一个Entry对象,我们知道,HashMap的数据层实现是数组+链表,nextEntry会先遍历链表,然后再继续遍历下一个数组位置的链表,直至全部遍历完成,其部分源码如下:

if ((next = e.next) == null) {
    Entry[] t = table;
    while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
        ;
}

总结:keySet()方法返回一个内部引用,并指向一个内部类对象,该内部类重写了迭代器方法,当在增强for循环时才调用,并从外部类的table中取值。