HashMap.keySet() 如何返回键的视图？

Question

这是 java.util.HasMap 类中的 keySet() 函数：

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

在评论中，它说这个功能

返回此映射中包含的键的 {@link Set} 视图。 该集合由地图支持，因此对地图的更改是 反映在集合中，反之亦然。

因此，我希望这个函数返回的 KeySet 类型的对象将包含对“键视图”的引用。 但是，当我查看代码时，KeySet 类根本不包含任何字段，它的所有超类也不包含。

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();
        }
    }
}

谁能解释一下

1. “按键视图”是什么意思？什么样的数据是“视图”？
2. HashMap.keySet() 如何使用根本不包含任何引用的 KeySet 对象返回键的视图？

为了更清楚：

这是一个打印出键集值的代码示例。虽然 KeySet 对象持有对包含地图数据的引用，但这怎么能准确地输出关键数据而不是地图的其他数据（不是值数据或其他任何数据）。是什么告诉这个 KeySet 对象只保存 MapKeys？我在它的代码中看不到这样的指令。

package com.tutorialspoint;
import java.util.*;

public class HashMapDemo {
   public static void main(String args[]) {

     // create hash map
     HashMap newmap = new HashMap();

     // populate hash map
     newmap.put(1, "tutorials");
     newmap.put(2, "point");
     newmap.put(3, "is best");

     // get keyset value from map
     Set keyset = newmap.keySet();

     // check key set values
     System.out.println("Key set values are: " + keyset);
   }    
}

输出：

键集值为：[1, 2, 3]

Answer 1

1. “view”是一种对象，其数据由不同的对象支持，但以不同的方式提供。在这种情况下，它以Set 的形式提供Map 的键的“视图”。这对用户和性能都有很多好处。

   值得注意的是，由于它与支持类共享其数据，因此内存开销非常小 - 它不需要将所有密钥复制到一个全新的 Set 中。此外，用户无需担心视图与支持结构不同步 - 添加和删除将立即通过视图可见。

2. 因为KeySet 是inner class，它可以访问其包含类(HashMap) 的实例的字段。请注意代码 sn-p 中的 HashMap.this 符号。

   • size() 的return size; 是对HashMap 的size 字段的引用
   • clear()的HashMap.this.clear();调用HashMap的clear()方法（需要使用HashMap.this引用地图的clear()方法而不是自己的方法）
   • contains() 代表 HashMap 的 containsKey() 方法 - 这不需要 HashMap.this 因为 KeySet 没有碰撞 containsKey() 方法
   • remove() 同样代表HashMap 的removeNode()

   如果它被声明为final static class KeySet，它将是一个静态嵌套类，它不绑定到包含类的实例（它只是组织相关类的一种方式）。在这种情况下，KeySet 需要一个显式的HashMap 字段，并且需要将相关映射传递给构造函数。内部类使这一点变得隐含（这很简洁，但有时肯定会令人困惑）。

3. 是什么告诉这个 KeySet 对象只保存 MapKeys？

   需要明确的是，没有这样的指令。 KeySet 实例可传递地访问支持映射的所有字段和方法。但是，您的示例 (System.out.println("Key set values are: " + keyset);) 隐式调用 keyset.toString()，这（故意）未实现以返回地图的值。因为KeySet 扩展了AbstractSet（又扩展了AbstractCollection），所以它的.toString() 依赖于KeySet 的iterator() 实现，它提供了一个遍历映射键的迭代器，而不是它的值。