為什麽阿裏不推薦使用 keySet() 遍歷HashMap？

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Part1 引言

HashMap相信所有學Java的都一定不會感到陌生，作為一個非常重用且非常實用的Java提供的容器，它在我們的程式碼裏面隨處可見。因此遍歷操作也是我們經常會使用到的。HashMap的遍歷方式現如今有非常多種：

1. 使用叠代器（Iterator)。

2. 使用 keySet() 獲取鍵的集合，然後透過增強的 for 迴圈遍歷鍵。

3. 使用 entrySet() 獲取鍵值對的集合，然後透過增強的 for 迴圈遍歷鍵值對。

4. 使用 Java 8+ 的 Lambda 運算式和流。

以上遍歷方式的孰優孰劣，在【阿裏巴巴開發手冊】中寫道：

這裏推薦使用的是 entrySet 進行遍歷，在Java8中推薦使用 Map.forEach() 。給出的理由是 遍歷次數 上的不同。

1. keySet遍歷，需要經過 兩次 遍歷。

2. entrySet遍歷，只需要 一次 遍歷。

其中keySet遍歷了兩次，一次是轉為Iterator物件，另一次是從hashMap中取出key所對應的value。

其中後面一段話很好理解，但是前面這句話卻有點繞，為什麽轉換成了Iterator遍歷了一次？

我查閱了各個平台對HashMap的遍歷，其中都沒有或者原封不動的照搬上句話。（當然也可能是我沒有查閱到靠譜的文章，歡迎指正）

Part2 keySet如何遍歷了兩次

我們首先寫一段程式碼，使用keySet遍歷Map。

public class Test {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<>();
map.put("k1", "v1");
map.put("k2", "v2");
map.put("k3", "v3");
for (String key : map.keySet()) {
String value = map.get(key);
System.out.println(key + ":" + value);
}
}
}

執行結果顯而易見的是

k1:v1
k2:v2
k3:v3


兩次遍歷，第一次遍歷所描述的是轉為Iterator物件我們好像沒有從程式碼中看見，我們看到的後面所描述的遍歷，也就是遍歷 map,keySet() 所返回的 Set 集合中的key，然後去HashMap中拿取value的。

Iterator物件呢？如何遍歷轉換為Iterator物件的呢？

首先我們這種遍歷方式大家都應該知道是叫： 增強for迴圈，for-each

這是一種Java的語法糖~。

我們可以透過反編譯，或者直接透過Idea在 class檔中檢視對應的 class檔

public class Test {
public Test() {
}
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap();
map.put("k1", "v1");
map.put("k2", "v2");
map.put("k3", "v3");
Iterator var2 = map.keySet().iterator();
while(var2.hasNext()) {
String key = (String)var2.next();
String value = (String)map.get(key);
System.out.println(key + ":" + value);
}
}
}



和我們編寫的是存在差異的，其中我們可以看到其中透過 map.keySet().iterator() 獲取到了我們所需要看見的 Iterator 物件。

那麽它又是怎麽轉換成的呢？為什麽需要遍歷呢？我們檢視 iterator() 方法

1 iterator()

發現是Set定義的一個介面。返回此集合中元素的叠代器

2 HashMap.KeySet#iterator()

我們檢視HashMap中keySet類對該方法的實作。

final class KeySet extends AbstractSet<K> {
public final int size() { return size; }
public final void clear() { HashMap.this.clear(); }
public final Iterator<K> iterator() { return new KeyIterator(); }
public final boolean contains(Object o) { return containsKey(o); }
public final boolean remove(Object key) {
return removeNode(hash(key), key, null, false, true) != null;
}
public final Spliterator<K> spliterator() {
return new KeySpliterator<>(HashMap.this, 0, -1, 0, 0);
}
public final void forEach(Consumer<? super K> action) {
Node<K,V>[] tab;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if (size > 0 && (tab = table) != null) {
int mc = modCount;
for (int i = 0; i < tab.length; ++i) {
for (Node<K,V> e = tab[i]; e != null; e = e.next)
action.accept(e.key);
}
if (modCount != mc)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}


其中的iterator()方法返回的是一個 KeyIterator 物件，那麽究竟是在哪裏進行了遍歷呢？我們接著往下看去。

3 HashMap.KeyIterator

final class KeyIterator extends HashIterator
implements Iterator<K> {
public final K next() { return nextNode().key; }
}


這個類也很簡單：

1. 繼承了 HashIterator 類。

2. 實作了 Iterator 介面。

3. 一個 next() 方法。

還是沒有看見哪裏進行了遍歷，那麽我們繼續檢視 HashIterator 類

4 HashMap.HashIterator

abstract class HashIterator {
Node<K,V> next; // next entry to return
Node<K,V> current; // current entry
int expectedModCount; // for fast-fail
int index; // current slot
HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
Node<K,V>[] t = table;
current = next = null;
index = 0;
if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
}
public final boolean hasNext() {
return next != null;
}
final Node<K,V> nextNode() {
Node<K,V>[] t;
Node<K,V> e = next;
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
if (e == null)
throw new NoSuchElementException();
if ((next = (current = e).next) == null && (t = table) != null) {
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
return e;
}
public final void remove() {
Node<K,V> p = current;
if (p == null)
throw new IllegalStateException();
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
current = null;
K key = p.key;
removeNode(hash(key), key, null, false, false);
expectedModCount = modCount;
}
}




我們可以發現這個構造器中存在了一個 do-while 迴圈操作，目的是找到一個第一個不為空的 entry 。

HashIterator() {
expectedModCount = modCount;
Node<K,V>[] t = table;
current = next = null;
index = 0;
if (t != null && size > 0) { // advance to first entry
do {} while (index < t.length && (next = t[index++]) == null);
}
}


而 KeyIterator 是extend HashIterator 物件的。這裏涉及到了繼承的相關概念，大家忘記的可以找相關的文章看看，或者我也可以寫一篇~~dog。

例如兩個類

public class Father {
public Father(){
System.out.println("father");
}
}
public class Son extends Father{
public static void main(String[] args) {
Son son = new Son();
}
}


建立Son物件的同時，會執行Father構造器。也就會打印出 father 這句話。

那麽這個迴圈操作就是我們要找的迴圈操作了。

Part3 總結

1. 使用keySet遍歷，其實內部是使用了對應的 iterator() 方法。

2. iterator() 方法是建立了一個 KeyIterator 物件。

3. KeyIterator 物件extend HashIterator 物件。

4. HashIterator 物件的構造方法中，會遍歷找到第一個不為空的 entry 。

keySet->iterator()->KeyIterator->HashIterator

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