java進階學習之HashSet的實現原理
1. HashSet概述
HashSet實現Set介面，由雜湊表（實際上是一個HashMap例項）支援。它不保證set 的迭代順序；特別是它不保證該順序恆久不變。此類允許使用null元素。
2. HashSet的實現
對於HashSet而言，它是基於HashMap實現的，HashSet底層使用HashMap來儲存所有元素，因此HashSet 的實現比較簡單，相關HashSet的操作，基本上都是直接呼叫底層HashMap的相關方法來完成， HashSet的原始碼如下：
Java程式碼
publicclass HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// 底層使用HashMap來儲存HashSet中所有元素。
private transient HashMap<E,Object> map;
// 定義一個虛擬的Object物件作為HashMap的value，將此物件定義為static final。
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* 預設的無參構造器，構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層會初始化一個空的HashMap，並使用預設初始容量為16和載入因子75。
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<E,Object>();
}
/**
* 構造一個包含指定collection中的元素的新set。
*
* 實際底層使用預設的載入因子75和足以包含指定
* collection中所有元素的初始容量來建立一個HashMap。
* @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。
*/
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層以相應的引數構造一個空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 載入因子。
*/
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層以相應的引數及載入因子loadFactor為75構造一個空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
*/
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空連結雜湊集合。
* 此建構函式為包訪問許可權，不對外公開，實際只是是對LinkedHashSet的支援。
*
* 實際底層會以指定的引數構造一個空LinkedHashMap例項來實現。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 載入因子。
* @param dummy 標記。
*/
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 返回對此set中元素進行迭代的迭代器。返回元素的順序並不是特定的。
*
* 底層實際呼叫底層HashMap的keySet來返回所有的key。
* 可見HashSet中的元素，只是存放在了底層HashMap的key上，
* value使用一個static final的Object物件標識。
* @return 對此set中元素進行迭代的Iterator。
*/
public Iterator<E> iterator() {
returnkeySet().iterator();
}
/**
* 返回此set中的元素的數量（set的容量）。
*
* 底層實際呼叫HashMap的size()方法返回Entry的數量，就得到該Set中元素的個數。
* @return 此set中的元素的數量（set的容量）。
*/
public int size() {
returnsize();
}
/**
* 如果此set不包含任何元素，則返回true。
*
* 底層實際呼叫HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否為空。
* @return 如果此set不包含任何元素，則返回true。
*/
public boolean isEmpty() {
returnisEmpty();
}
/**
* 如果此set包含指定元素，則返回true。
* 更確切地講，當且僅當此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))
* 的e元素時，返回true。
*
* 底層實際呼叫HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。
* @param o 在此set中的存在已得到測試的元素。
* @return 如果此set包含指定元素，則返回true。
*/
public boolean contains(Object o) {
returncontainsKey(o);
}
/**
* 如果此set中尚未包含指定元素，則新增指定元素。
* 更確切地講，如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
* 的元素e2，則向此set 新增指定的元素e。
* 如果此set已包含該元素，則該呼叫不更改set並返回false。
*
* 底層實際將將該元素作為key放入HashMap。
* 由於HashMap的put()方法新增key-value對時，當新放入HashMap的Entry中key
* 與集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通過equals比較也返回true），
* 新新增的Entry的value會將覆蓋原來Entry的value，但key不會有任何改變，
* 因此如果向HashSet中新增一個已經存在的元素時，新新增的集合元素將不會被放入HashMap中，
* 原來的元素也不會有任何改變，這也就滿足了Set中元素不重複的特性。
* @param e 將新增到此set中的元素。
* @return 如果此set尚未包含指定元素，則返回true。
*/
public boolean add(E e) {
returnput(e, PRESENT)==null;
}
/**
* 如果指定元素存在於此set中，則將其移除。
* 更確切地講，如果此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e，
* 則將其移除。如果此set已包含該元素，則返回true
* （或者：如果此set因呼叫而發生更改，則返回true）。（一旦呼叫返回，則此set不再包含該元素）。
*
* 底層實際呼叫HashMap的remove方法刪除指定Entry。
* @param o 如果存在於此set中則需要將其移除的物件。
* @return 如果set包含指定元素，則返回true。
*/
public boolean remove(Object o) {
returnremove(o)==PRESENT;
}
/**
* 從此set中移除所有元素。此呼叫返回後，該set將為空。
*
* 底層實際呼叫HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
*/
public void clear() {
clear();
}
/**
* 返回此HashSet例項的淺表副本：並沒有複製這些元素本身。
*
* 底層實際呼叫HashMap的clone()方法，獲取HashMap的淺表副本，並設定到HashSet中。
*/
public Object clone() {
try {
HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
}
3. 相關說明
1) 相關HashMap的實現原理，請參考我的上一遍總結：深入Java集合學習系列：HashMap的實現原理。
2) 對於HashSet中儲存的物件，請注意正確重寫其equals和hashCode方法，以保證放入的物件的唯一性。
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