set\list\map部分源码解析

Collection
    |-----List  有序(存储顺序和取出顺序一致)，可重复

        |----ArrayList ，线程不安全，底层使用数组实现，查询快，增删慢。效率高。
                每次容量不足时，自增长度的一半，如下源码可知
                  int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

        |----LinkedList ， 线程不安全，底层使用链表实现，查询慢，增删快。效率高

        |----Vector ， 线程安全，底层使用数组实现，查询快，增删慢。效率低
                每次容量不足时，默认自增长度的一倍（如果不指定增量的话），如下源码可知
                   int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                   capacityIncrement : oldCapacity);

    |-----Set   元素唯一
    一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素

        |--HashSet 底层是由HashMap实现的，通过对象的hashCode方法与equals方法来保证插入元素的唯一性，无序(存储顺序和取出顺序不一致)。

            |--LinkedHashSet 底层数据结构由哈希表和链表组成。哈希表保证元素的唯一性，链表保证元素有序。(存储和取出是一致)

        |--TreeSet 基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建 set 时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。 元素唯一。

transient Object[] elementData;    //ArrayList

transient Node<E> first; transient Node<E> last;    //LinkedList

transient Node<K,V>[] table;   //HashMap

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException{
    // Write out element count, and any hidden stuff
    int expectedModCount = modCount;
    s.defaultWriteObject();    //对默认可以序列化的字段进行序列化

    // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
    s.writeInt(size);


    // Write out all elements in the proper order.
    for (int i=0; i<size; i++) {    //对存储的数据进行序列化，单个元素一个一个的序列化
        s.writeObject(elementData[i]);
    }


    if (modCount != expectedModCount) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

public E get(int index) {
    checkElementIndex(index);  //检查获取位置是否合理
    return node(index).item;    //获取数据，node(index)方法如下
}

Node<E> node(int index) {
    if (index < (size >> 1)) {    //首先，判断查找的位置是否在左半部分，如果是则从开始遍历
        Node<E> x = first;
        for (int i = 0; i < index; i++)
            x = x.next;
        return x;
   } else {                               //如果不是，则从尾部开始遍历
        Node<E> x = last;
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}

package others;
import java.util.*;

/**
* 测试TreeMap的自定义排序方式
* 默认是：对key的由大到小排序
*/
public class TreeMapSortForValue {

    public static void main(String[] args) {
        ////测试根据value从小到大排序（默认为从大到小） <可以进行重复值排序了！！！！>
        Map<String,Integer> map = new TreeMap<>();
        map.put("a", 4);
        map.put("d", 3);
        map.put("c", 1);
        map.put("b", 7);
        map.put("h", 3);
        sortForValue(map);

        ////测试自定义排序,这种方式只能对key操作，不可以对value
        Map<String,Integer> map1= new TreeMap<>(new customSortForMinToMax());
        map1.put("a", 4);
        map1.put("d", 3);
        map1.put("c", 1);
        map1.put("b", 7);
        map1.put("h", 3);
        System.out.println(map1);

    }


    static void sortForValue(Map<String, Integer> map){
        List<Map.Entry<String,Integer>> list = new ArrayList<>(map.entrySet());
        //自定义排序，默认为从大到小就不必创建下面的语句
        list.sort((o1, o2) -> o1.getValue().compareTo(o2.getValue())); //lambda表达式形式，效果等同于下面
        // list.sort(new Comparator<Map.Entry<String, Integer>>() { //非lambda表达式形式
        // @Override
        // public int compare(Map.Entry<String, Integer> o1, Map.Entry<String, Integer> o2) {
        // return o1.getValue().compareTo(o2.getValue());
        // }
        // });

        for (Map.Entry m : list){
            System.out.println(m.getKey()+" "+m.getValue());
        }
    }
}

//自定义排序方法的具体实现类
class customSortForMinToMax implements Comparator<String>{

    @Override
    public int compare(String o1, String o2) {
        return o1.compareTo(o2);
    }
}

// 有比较器

if (cpr != null) {
    do {
       parent = t;
        cmp = cpr.compare(key, t.key);
        if (cmp < 0)
            t = t.left;
        else if (cmp > 0)
            t = t.right;
        else
            // 如果key值相等，覆盖，返回旧值
            return t.setValue(value);
    } while (t != null);
}

// 此函数为插入元素后，有可能破坏红黑树性质
// 故需要旋转节点来修复红黑树
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;

  //初始容量

    /**
     * The default initial capacity - MUST be a power of two.
     */
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

    //最大容量
    /**
     * The maximum capacity, used if a higher value is implicitly specified
     * by either of the constructors with arguments.
     * MUST be a power of two <= 1<<30.
     */

    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    //初始负载因子
    /**
     * The load factor used when none specified in constructor.
     */
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    。。。。。

    //扩容方法 

    final Node<K,V>[] resize() {
        //创建一个新的数组存储未扩容前数组
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        //记录未扩容前数组参数：容量和负载因子
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;   //threshold为临界值，即：负载因子*容量
        //创建扩容后新数组的参数并初始化
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            //如果未扩容前容量就已经大于等于最大容量，则不再扩容，并设置临界值为最大整数值
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //赋值扩容后的数组容量和临界存储容量
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }

        //旧数组容量小于0，如果临界值大于0，则复制新容量为临界值
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        //旧数组容量和临界值都小于0，则重新初始化为默认容量
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
         //如果临界容量为0，则重新计算临界值并赋值
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        //正式修改 扩容后的临界值
        threshold = newThr;
        //根据计算的新容量创建一个新的数组
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        //正式修改 扩容后的数组对象
        table = newTab;
        //将旧数组(oldTab)里面的值复制到新数组（table）
        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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        //扩容完成，返回新数组，此处返回table和newTab是一样的，因为数组是引用传递，使用的是同意地址下的数组
        return newTab;
    }

  /**
     * Default initial capacity.
     */
    //初始容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    
    。。。。。。

    /**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */

    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        //保存未扩容前容量
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新容量为 旧容量的的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果新容量小于容量最小值，则重新赋值为最小值
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
       //如果新容量大于容量最大值，则重新赋值为最大值
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        //复制元素到新数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    //返回值为<T> T[]的Arrays.copyOf方法
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
        return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
    }
    //返回值为<T,U> T[]的copyOf方法
    public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        //根据新容量创建新数组
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        //调用系统函数进行克隆
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;

    }

/**put方法*/
public V put(K key, V value) {
    //使用了putVal方法，其中使用了hash（key）方法获取到key的hash
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

/**hash(key)方法*/
static final int hash(Object key) {
    int h;
    //此处可以看到，当key为null时，直接将其hash值设置为0
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}


/**putVal(，，)方法*/
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    //初始化底层数组
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        n = (tab = resize()).length;
    //！！！此处计算key应该在数组的位置
    // 我们已经知道当key为null时，hash值为0，则“i = (n - 1) & hash]”这一步后"i = 0"
    //因为所有的值与0相与都为0，则如果数组的该位置没有节点，则创建一个新的节点并赋值
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    //如果有节点，分是否是同一个key两种情况，同一个key则替换其value，不同key则向后拉链
    else {
        Node<K,V> e; K k;
        if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
        else {
            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;
        }
    }

    //增加该map的修改次数
    ++modCount;

    //增加元素数，并注意扩容
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}