Part1引言

HashMap相信所有学Java的都一定不会感到陌生，作为一个非常重用且非常实用的Java提供的容器，它在我们的代码里面随处可见。因此遍历操作也是我们经常会使用到的。HashMap的遍历方式现如今有非常多种：

1. 使用迭代器（Iterator)。
2. 使用 keySet() 获取键的集合，然后通过增强的 for 循环遍历键。
3. 使用 entrySet() 获取键值对的集合，然后通过增强的 for 循环遍历键值对。
4. 使用 Java 8+ 的 Lambda 表达式和流。

以上遍历方式的孰优孰劣，在《阿里巴巴开发手册》中写道：

这里推荐使用的是entrySet进行遍历，在Java8中推荐使用Map.forEach()。给出的理由是遍历次数上的不同。

1. keySet遍历，需要经过两次遍历。
2. entrySet遍历，只需要一次遍历。

其中keySet遍历了两次，一次是转为Iterator对象，另一次是从hashMap中取出key所对应的value。

其中后面一段话很好理解，但是前面这句话却有点绕，为什么转换成了Iterator遍历了一次？

我查阅了各个平台对HashMap的遍历，其中都没有或者原封不动的照搬上句话。（当然也可能是我没有查阅到靠谱的文章，欢迎指正）

Part2keySet如何遍历了两次

我们首先写一段代码，使用keySet遍历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);
        }
    }

}

运行结果显而易见的是

k1:v1
k2:v2
k3:v3

两次遍历，第一次遍历所描述的是转为Iterator对象我们好像没有从代码中看见，我们看到的后面所描述的遍历，也就是遍历map,keySet()所返回的Set集合中的key，然后去HashMap中拿取value的。

Iterator对象呢？如何遍历转换为Iterator对象的呢？

首先我们这种遍历方式大家都应该知道是叫：增强for循环，for-each

这是一种Java的语法糖~。

我们可以通过反编译，或者直接通过Idea在class文件中查看对应的Class文件

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);
        }

    }
}

和我们编写的是存在差异的，其中我们可以看到其中通过map.keySet().iterator()获取到了我们所需要看见的Iterator对象。

那么它又是怎么转换成的呢？为什么需要遍历呢？我们查看iterator()方法

1iterator()

发现是Set定义的一个接口。返回此集合中元素的迭代器

2HashMap.KeySet#iterator()

我们查看HashMap中keySet类对该方法的实现。

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()方法返回的是一个KeyIterator对象，那么究竟是在哪里进行了遍历呢？我们接着往下看去。

3HashMap.KeyIterator

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

这个类也很简单：

1. 继承了HashIterator类。
2. 实现了Iterator接口。
3. 一个next()方法。

还是没有看见哪里进行了遍历，那么我们继续查看HashIterator类

4HashMap.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;
    }
}

我们可以发现这个构造器中存在了一个do-while循环操作，目的是找到一个第一个不为空的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extendHashIterator对象的。这里涉及到了继承的相关概念，大家忘记的可以找相关的文章看看，或者我也可以写一篇~~dog。

例如两个类

public class Father {

    public Father(){
        System.out.println("father");
    }
}

public class Son extends Father{

    public static void main(String[] args) {
        Son son = new Son();
    }
}

创建Son对象的同时，会执行Father构造器。也就会打印出father这句话。

那么这个循环操作就是我们要找的循环操作了。

Part3总结

1. 使用keySet遍历，其实内部是使用了对应的iterator()方法。
2. iterator()方法是创建了一个KeyIterator对象。
3. KeyIterator对象extendHashIterator对象。
4. HashIterator对象的构造方法中，会遍历找到第一个不为空的entry。

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