1.HashSet 源码分析及线程安全问题
2.结合源码探究HashMap初始化容量问题
3.如何安全地存储密码
4.深入理解 HashSet 及底层源码分析

HashSet 源码分析及线程安全问题

       HashSet，修改修改作为集合框架中的源码重要成员，其底层采用 HashMap 进行数据存储，软件简化了集合操作的修改修改复杂性。深入理解 HashMap，源码将有助于我们洞察 HashSet 的软件61源码网源码精髓。

       一、修改修改HashSet 定义详解

       1.1 构造函数

       HashSet 提供了多种构造函数，源码允许用户根据需求灵活创建实例。软件例如，修改修改使用 HashSet() 创建一个空 HashSet，源码或者通过 Collection 参数构造，软件实现与现有集合的修改修改合并。

       1.2 属性定义

       HashSet 主要属性包括容量（容量决定 HashMap 的源码大小）和负载因子（控制容量的扩展阈值），确保其高效存储和检索数据。软件025溯源码

       二、操作函数

       2.1 add() - 向集合中添加元素，若元素已存在则不添加。

       2.2 size() - 返回集合中元素的数量。

       2.3 isEmpty() - 判断集合是否为空。

       2.4 contains() - 检查集合中是否包含指定元素。

       2.5 remove() - 删除集合中的指定元素。

       2.6 clear() - 清空集合，使其变为空。

       2.7 iterator() - 返回一个可迭代对象，用于遍历集合中的元素。

       2.8 spliterator() - 返回一个 Spliterator，用于更高效地遍历集合。

       三、付费源码平台HashSet 线程安全吗？

       3.1 线程安全解决

       HashSet 不是线程安全的，它不保证在多线程环境下的并发访问。为了确保线程安全，用户需要采用同步机制，如使用 Collections.synchronizedSet() 方法将 HashSet 转换为同步集合。同时，利用并发集合如 CopyOnWriteArrayList 和 ConcurrentHashMap 等，可以实现更高效、安全的并发操作。

结合源码探究HashMap初始化容量问题

       探究HashMap初始化容量问题

       在深入研究HashMap源码时，有一个问题引人深思：为何在知道需要存储n个键值对时，我们通常会选择初始化容量为capacity = n / 0. + 1？

       本文旨在解答这一疑惑，适合具备一定HashMap基础知识的读者。请在阅读前，亲情卡源码思考以下问题：

       让我们通过解答这些问题，逐步展开对HashMap初始化容量的深入探讨。

       源码探究

       让我们从实际代码出发，通过debug逐步解析HashMap的初始化逻辑。

       举例：初始化一个容量为9的HashMap。

       执行代码后，我们发现初始化容量为，且阈值threshold设置为。

       解析

       通过debug，我们首先关注到构造方法中的初始化逻辑。注意到，初始化阈值时，实际调用的是`tabliSizeFor(int n)`方法，它返回第一个大于等于n的retry库源码2的幂。例如，`tabliSizeFor(9)`返回，`tabliSizeFor()`返回，`tabliSizeFor(8)`返回8。

       继续解析

       在构造方法结束后，我们通过debug继续追踪至`put`方法，直至`putVal`方法。

       在`putVal`方法中，我们发现当第一次调用`put`时，table为null，从而触发初始化逻辑。在初始化过程中，关键在于`resize()`方法中对新容量`newCap`的初始化，即等于构造方法中设置的阈值`threshold`()。

       阈值更新

       在初始化后，我们进一步关注`updateNewThr`的代码逻辑，发现新的阈值被更新为新容量乘以负载因子，即 * 0.。

       案例分析

       举例：初始化一个容量为8的HashMap。

       解答：答案是8，因为`tableSizeFor`方法返回大于等于参数的2的幂，而非严格大于。

       扩容问题

       举例：当初始化容量为时，放入9个不同的entry是否会引发扩容。

       解答：不会，因为扩容条件与阈值有关，当map中存储的键值对数量大于阈值时才触发扩容。根据第一问，初始化容量是，阈值为 * 0. = 9，我们只放了9个，因此不会引起扩容。

       容量选择

       举例：已知需要存储个键值对，如何选择合适的初始化容量。

       解答：初始化容量的目的是减少扩容次数以提高效率并节省空间。选择容量时，应考虑既能防止频繁扩容又能充分利用空间。具体选择取决于实际需求和预期键值对的数量。

       总结

       通过本文的探讨，我们深入了解了HashMap初始化容量背后的逻辑和原因。希望这些解析能够帮助您更深入地理解HashMap的内部工作原理。如果您对此有任何疑问或不同的见解，欢迎在评论区讨论。

       最后，如有帮助，欢迎点赞分享。

如何安全地存储密码

       ã€€ä¿æŠ¤å¯†ç æœ€å¥½çš„的方式就是使用带盐的密码hash(salted password hashing).对密码进行hash操作是一件很简单的事情，但是很多人都犯了错。接下来我希望可以详细的阐述如何恰当的对密码进行hash，以及为什么要这样做。

       ã€€ã€€é‡è¦æé†’

       ã€€ã€€å¦‚果你打算自己写一段代码来进行密码hash，那么赶紧停下吧。这样太容易犯错了。这个提醒适用于每一个人，不要自己写密码的hash算法 ！关于保存密码的问题已经有了成熟的方案，那就是使用phpass或者本文提供的源码。

       ã€€ã€€ä»€ä¹ˆæ˜¯hash

       ã€€ã€€hash("hello") = 2cfdba5fb0aeeb2ac5b9ee1be5c1faeb

       hash("hbllo") = ccdfacfad6affaafe7ddf

       hash("waltz") = c0efcbc6bd9ecfbfda8ef

       ã€€ã€€Hash算法是一种单向的函数。它可以把任意数量的数据转换成固定长度的“指纹”，这个过程是不可逆的。而且只要输入发生改变，哪怕只有一个bit，输出的hash值也会有很大不同。这种特性恰好合适用来用来保存密码。因为我们希望使用一种不可逆的算法来加密保存的密码，同时又需要在用户登陆的时候验证密码是否正确。

       ã€€ã€€åœ¨ä¸€ä¸ªä½¿ç”¨hash的账号系统中，用户注册和认证的大致流程如下：

       ã€€ã€€1, 用户创建自己的账号

       2, 用户密码经过hash操作之后存储在数据库中。没有任何明文的密码存储在服务器的硬盘上。

       3, 用户登陆的时候，将用户输入的密码进行hash操作后与数据库里保存的密码hash值进行对比。

       4, 如果hash值完全一样，则认为用户输入的密码是正确的。否则就认为用户输入了无效的密码。

       5, 每次用户尝试登陆的时候就重复步骤3和步骤4。

       ã€€ã€€åœ¨æ­¥éª¤4的时候不要告诉用户是账号还是密码错了。只需要显示一个通用的提示，比如账号或密码不正确就可以了。这样可以防止攻击者枚举有效的用户名。

       ã€€ã€€è¿˜éœ€è¦æ³¨æ„çš„是用来保护密码的hash函数跟数据结构课上见过的hash函数不完全一样。比如实现hash表的hash函数设计的目的是快速，但是不够安全。只有加密hash函数(cryptographic hash functions)可以用来进行密码的hash。这样的函数有SHA, SHA, RipeMD, WHIRLPOOL等。

       ã€€ã€€ä¸€ä¸ªå¸¸è§çš„观念就是密码经过hash之后存储就安全了。这显然是不正确的。有很多方式可以快速的从hash恢复明文的密码。还记得那些md5破解网站吧，只需要提交一个hash，不到一秒钟就能知道结果。显然，单纯的对密码进行hash还是远远达不到我们的安全需求。下一部分先讨论一下破解密码hash，获取明文常见的手段。

       ã€€ã€€å¦‚何破解hash

       ã€€ã€€å­—典和暴力破解攻击(Dictionary and Brute Force Attacks)

       ã€€ã€€æœ€å¸¸è§çš„破解hash手段就是猜测密码。然后对每一个可能的密码进行hash，对比需要破解的hash和猜测的密码hash值，如果两个值一样，那么之前猜测的密码就是正确的密码明文。猜测密码攻击常用的方式就是字典攻击和暴力攻击。

       ã€€ã€€Dictionary Attack

       Trying apple : failed

       Trying blueberry : failed

       Trying justinbeiber : failed

       ...

       Trying letmein : failed

       Trying s3cr3t : success!

       ã€€ã€€å­—典攻击是将常用的密码，单词，短语和其他可能用来做密码的字符串放到一个文件中，然后对文件中的每一个词进行hash，将这些hash与需要破解的密码hash比较。这种方式的成功率取决于密码字典的大小以及字典的是否合适。

       ã€€ã€€Brute Force Attack

       Trying aaaa : failed

       Trying aaab : failed

       Trying aaac : failed

       ...

       Trying acdb : failed

       Trying acdc : success!

       ã€€ã€€æš´åŠ›æ”»å‡»å°±æ˜¯å¯¹äºŽç»™å®šçš„密码长度，尝试每一种可能的字符组合。这种方式需要花费大量的计算机时间。但是理论上只要时间足够，最后密码一定能够破解出来。只是如果密码太长，破解花费的时间就会大到无法承受。

       ã€€ã€€ç›®å‰æ²¡æœ‰æ–¹å¼å¯ä»¥é˜»æ­¢å­—典攻击和暴力攻击。只能想办法让它们变的低效。如果你的密码hash系统设计的是安全的，那么破解hash唯一的方式就是进行字典或者暴力攻击了。

       ã€€ã€€æŸ¥è¡¨ç ´è§£(Lookup Tables)

       ã€€ã€€å¯¹äºŽç‰¹å®šçš„hash类型，如果需要破解大量hash的话，查表是一种非常有效而且快速的方式。它的理念就是预先计算(pre-compute)出密码字典中每一个密码的hash。然后把hash和对应的密码保存在一个表里。一个设计良好的查询表结构，即使存储了数十亿个hash，每秒钟仍然可以查询成百上千个hash。

       ã€€ã€€å¦‚果你想感受下查表破解hash的话可以尝试一下在CraskStation上破解下下面的sha hash。

       ã€€ã€€cb4b0aafcddfee9fbb8bcf3a7f0dbaadfc

       eacbadcdc7d8fbeb7c7bd3a2cbdbfcbbbae7

       e4ba5cbdce6cd1cfa3bd8dabcb3ef9f

       b8b8acfcbcac7bfba9fefeebbdcbd

       ã€€ã€€åå‘查表破解(Reverse Lookup Tables)

       ã€€ã€€Searching for hash(apple) in users' hash list... : Matches [alice3, 0bob0, charles8]

       Searching for hash(blueberry) in users' hash list... : Matches [usr, timmy, john]

       Searching for hash(letmein) in users' hash list... : Matches [wilson, dragonslayerX, joe]

       Searching for hash(s3cr3t) in users' hash list... : Matches [bruce, knuth, john]

       Searching for hash(z@hjja) in users' hash list... : No users used this password

       ã€€ã€€è¿™ç§æ–¹å¼å¯ä»¥è®©æ”»å‡»è€…不预先计算一个查询表的情况下同时对大量hash进行字典和暴力破解攻击。

       ã€€ã€€é¦–先，攻击者会根据获取到的数据库数据制作一个用户名和对应的hash表。然后将常见的字典密码进行hash之后，跟这个表的hash进行对比，就可以知道用哪些用户使用了这个密码。这种攻击方式很有效果，因为通常情况下很多用户都会有使用相同的密码。

       ã€€ã€€å½©è™¹è¡¨ (Rainbow Tables)

       ã€€ã€€å½©è™¹è¡¨æ˜¯ä¸€ç§ä½¿ç”¨ç©ºé—´æ¢å–时间的技术。跟查表破解很相似。只是它牺牲了一些破解时间来达到更小的存储空间的目的。因为彩虹表使用的存储空间更小，所以单位空间就可以存储更多的hash。彩虹表已经能够破解8位长度的任意md5hash。彩虹表具体的原理可以参考/

       ã€€ã€€ä¸‹ä¸€ç« èŠ‚我们会讨论一种叫做“盐”(salting)的技术。通过这种技术可以让查表和彩虹表的方式无法破解hash。

       ã€€ã€€åŠ ç›(Adding Salt)

       ã€€ã€€hash("hello") = 2cfdba5fb0aeeb2ac5b9ee1be5c1faeb

       hash("hello" + "QxLUF1bgIAdeQX") = 9ecfaebfe5ed3bacffed1

       hash("hello" + "bv5PehSMfVCd") = d1d3ec2e6ffddedab8eac9eaaefab

       hash("hello" + "YYLmfY6IehjZMQ") = ac3cb9eb9cfaffdc8aedb2c4adf1bf

       ã€€ã€€æŸ¥è¡¨å’Œå½©è™¹è¡¨çš„方式之所以有效是因为每一个密码的都是通过同样的方式来进行hash的。如果两个用户使用了同样的密码，那么一定他们的密码hash也一定相同。我们可以通过让每一个hash随机化，同一个密码hash两次，得到的不同的hash来避免这种攻击。

       ã€€ã€€å…·ä½“的操作就是给密码加一个随即的前缀或者后缀，然后再进行hash。这个随即的后缀或者前缀成为“盐”。正如上面给出的例子一样，通过加盐，相同的密码每次hash都是完全不一样的字符串了。检查用户输入的密码是否正确的时候，我们也还需要这个盐，所以盐一般都是跟hash一起保存在数据库里，或者作为hash字符串的一部分。

       ã€€ã€€ç›ä¸éœ€è¦ä¿å¯†ï¼Œåªè¦ç›æ˜¯éšæœºçš„话，查表，彩虹表都会失效。因为攻击者无法事先知道盐是什么，也就没有办法预先计算出查询表和彩虹表。如果每个用户都是使用了不同的盐，那么反向查表攻击也没法成功。

       ã€€ã€€ä¸‹ä¸€èŠ‚，我们会介绍一些盐的常见的错误实现。

       ã€€ã€€é”™è¯¯çš„方式：短的盐和盐的复用

       ã€€ã€€æœ€å¸¸è§çš„错误实现就是一个盐在多个hash中使用或者使用的盐很短。

       ã€€ã€€ç›çš„复用(Salt Reuse)

       ã€€ã€€ä¸ç®¡æ˜¯å°†ç›ç¡¬ç¼–码在程序里还是随机一次生成的，在每一个密码hash里使用相同的盐会使这种防御方法失效。因为相同的密码hash两次得到的结果还是相同的。攻击者就可以使用反向查表的方式进行字典和暴力攻击。只要在对字典中每一个密码进行hash之前加上这个固定的盐就可以了。如果是流行的程序的使用了硬编码的盐，那么也可能出现针对这种程序的这个盐的查询表和彩虹表，从而实现快速破解hash。

       ã€€ã€€ç”¨æˆ·æ¯æ¬¡åˆ›å»ºæˆ–者修改密码一定要使用一个新的随机的盐

       ã€€ã€€çŸ­çš„盐

       ã€€ã€€å¦‚果盐的位数太短的话，攻击者也可以预先制作针对所有可能的盐的查询表。比如，3位ASCII字符的盐，一共有xx = ,种可能性。看起来好像很多。假如每一个盐制作一个1MB的包含常见密码的查询表，,个盐才是GB。现在买个1TB的硬盘都只要几百块而已。

       ã€€ã€€åŸºäºŽåŒæ ·çš„理由，千万不要用用户名做为盐。虽然对于每一个用户来说用户名可能是不同的，但是用户名是可预测的，并不是完全随机的。攻击者完全可以用常见的用户名作为盐来制作查询表和彩虹表破解hash。

       ã€€ã€€æ ¹æ®ä¸€äº›ç»éªŒå¾—出来的规则就是盐的大小要跟hash函数的输出一致。比如，SHA的输出是bits(bytes),盐的长度也应该是个字节的随机数据。

       ã€€ã€€é”™è¯¯çš„方式：双重hash和古怪的hash函数

       ã€€ã€€è¿™ä¸€èŠ‚讨论另外一个常见的hash密码的误解:古怪的hash算法组合。人们可能解决的将不同的hash函数组合在一起用可以让数据更安全。但实际上，这种方式带来的效果很微小。反而可能带来一些互通性的问题，甚至有时候会让hash更加的不安全。本文一开始就提到过，永远不要尝试自己写hash算法，要使用专家们设计的标准算法。有些人会觉得通过使用多个hash函数可以降低计算hash的速度，从而增加破解的难度。通过减慢hash计算速度来防御攻击有更好的方法，这个下文会详细介绍。

       ã€€ã€€ä¸‹é¢æ˜¯ä¸€äº›ç½‘上找到的古怪的hash函数组合的样例。

       ã€€ã€€md5(sha1(password))

       md5(md5(salt) + md5(password))

       sha1(sha1(password))

       sha1(str_rot(password + salt))

       md5(sha1(md5(md5(password) + sha1(password)) + md5(password)))

       ã€€ã€€ä¸è¦ä½¿ç”¨ä»–们！

       ã€€ã€€æ³¨æ„ï¼šè¿™éƒ¨åˆ†çš„内容其实是存在争议的！我收到过大量邮件说组合hash函数是有意义的。因为如果攻击者不知道我们用了哪个函数，就不可能事先计算出彩虹表，并且组合hash函数需要更多的计算时间。

       ã€€ã€€æ”»å‡»è€…如果不知道hash算法的话自然是无法破解hash的。但是考虑到Kerckhoffs’s principle,攻击者通常都是能够接触到源码的(尤其是免费软件和开源软件)。通过一些目标系统的密码–hash对应关系来逆向出算法也不是非常困难。

       ã€€ã€€å¦‚果你想使用一个标准的”古怪”的hash函数，比如HMAC，是可以的。但是如果你的目的是想减慢hash的计算速度，那么可以读一下后面讨论的慢速hash函数部分。基于上面讨论的因素，最好的做法是使用标准的经过严格测试的hash算法。

       ã€€ã€€hash碰撞(Hash Collisions)

       ã€€ã€€å› ä¸ºhash函数是将任意数量的数据映射成一个固定长度的字符串，所以一定存在不同的输入经过hash之后变成相同的字符串的情况。加密hash函数(Cryptographic hash function)在设计的时候希望使这种碰撞攻击实现起来成本难以置信的高。但时不时的就有密码学家发现快速实现hash碰撞的方法。最近的一个例子就是MD5，它的碰撞攻击已经实现了。

       ã€€ã€€ç¢°æ’žæ”»å‡»æ˜¯æ‰¾åˆ°å¦å¤–一个跟原密码不一样，但是具有相同hash的字符串。但是，即使在相对弱的hash算法，比如MD5,要实现碰撞攻击也需要大量的算力(computing power),所以在实际使用中偶然出现hash碰撞的情况几乎不太可能。一个使用加盐MD5的密码hash在实际使用中跟使用其他算法比如SHA一样安全。不过如果可以的话，使用更安全的hash函数，比如SHA, SHA, RipeMD, WHIRLPOOL等是更好的选择。

       ã€€ã€€æ­£ç¡®çš„方式：如何恰当的进行hash

       ã€€ã€€è¿™éƒ¨åˆ†ä¼šè¯¦ç»†è®¨è®ºå¦‚何恰当的进行密码hash。第一个章节是最基础的，这章节的内容是必须的。后面一个章节是阐述如何继续增强安全性，让hash破解变得异常困难。

       ã€€ã€€åŸºç¡€ï¼šä½¿ç”¨åŠ ç›hash

       ã€€ã€€æˆ‘们已经知道恶意黑客可以通过查表和彩虹表的方式快速的获得hash对应的明文密码，我们也知道了通过使用随机的盐可以解决这个问题。但是我们怎么生成盐，怎么在hash的过程中使用盐呢？

       ã€€ã€€ç›è¦ä½¿ç”¨å¯†ç å­¦ä¸Šå¯é å®‰å…¨çš„伪随机数生成器(Cryptographically Secure Pseudo-Random Number Generator (CSPRNG))来产生。CSPRNG跟普通的伪随机数生成器比如C语言中的rand(),有很大不同。正如它的名字说明的那样，CSPRNG提供一个高标准的随机数，是完全无法预测的。我们不希望我们的盐能够被预测到，所以一定要使用CSPRNG。

深入理解 HashSet 及底层源码分析

       HashSet，作为Java.util包中的核心类，其本质是基于HashMap的实现，主要特性是存储不重复的对象。通过理解HashMap，学习HashSet相对简单。本文将对HashSet的底层结构和重要方法进行剖析。

       1. HashSet简介

       HashSet是Set接口的一个实现，经常出现在面试中。它的核心是HashMap，通过构造函数可以观察到这一关系。Set接口还有另一个实现——TreeSet，但HashSet更常用。

       2. 底层结构与特性

       HashSet的特性主要体现在其不允许重复元素和无序性上。由于HashMap的key不可重复，所以HashSet的元素也是独一无二的。同时，由于HashMap的key存储方式，HashSet内部的数据没有特定的顺序。

       3. 重要方法分析

构造方法: HashSet利用HashMap的构造，确保元素的唯一性。

添加方法: 添加元素时，实际上是将元素作为HashMap的key，删除时若返回true，则表示之前存在该元素。

删除方法: 删除操作在HashMap中完成，返回值表示元素是否存在。

iterator()方法: 通过获取Map的keySet来实现迭代。

size()方法: 直接调用HashMap的size方法获取元素数量。

       总结

       HashSet的底层源码精简，主要依赖HashMap。它通过HashMap的特性确保元素的唯一性和无序性。了解了这些，对于使用和理解HashSet将大有裨益。如有疑问，欢迎留言交流。