Java集合----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
如果不等,則新增到該陣列索引對應的連結串列中。
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Set的實現類的集合物件中不能夠有重複元素,HashSet也一樣他是使用了一種標識來確定元素的不重複,HashSet用一種演算法來保證HashSet中的元素是不重複的, HashSet採用雜湊演算法,底層用陣列儲存資料。預設初始化容量16,載入因子0.75
Object類中的hashCode()的方法是所有子類都會繼承這個方法,這個方法會用Hash演算法算出一個Hash(雜湊)碼值返回,HashSet會用Hash碼值去和陣列長度取模, 模(這個模就是物件要存放在陣列中的位置)相同時才會判斷陣列中的元素和要加入的物件的內容是否相同,如果不同才會新增進去。
Hash演算法是一種雜湊演算法。
Set hs=new HashSet();
hs.add(o);
|
o.hashCode();
|
o%當前總容量 (0--15)
|
| 不發生衝突
是否發生衝突-----------------直接存放
|
| 發生衝突
| 假(不相等)
o1.equals(o2)-------------------找一個空位新增
|
| 是(相等)
不新增
覆蓋hashCode()方法的原則:
1、一定要讓那些我們認為相同的物件返回相同的hashCode值
2、儘量讓那些我們認為不同的物件返回不同的hashCode值,否則,就會增加衝突的概率。
3、儘量的讓hashCode值雜湊開(兩值用異或運算可使結果的範圍更廣)
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,我們應該為儲存到HashSet中的物件覆蓋hashCode()和equals(),因為再將物件加入到HashSet中時,會首先呼叫hashCode方法計算出物件的hash值,接著根據此hash值呼叫HashMap中的hash方法,得到的值& (length-1)得到該物件在hashMap的transient Entry[] table中的儲存位置的索引,接著找到陣列中該索引位置儲存的物件,並呼叫equals方法比較這兩個物件是否相等,如果相等則不新增,注意:所以要存入HashSet的集合物件中的自定義類必須覆蓋hashCode(),equals()兩個方法,才能保證集合中元素不重複。在覆蓋equals()和hashCode()方法時,
要使相同物件的hashCode()方法返回相同值,覆蓋equals()方法再判斷其內容。為了保證效率,所以在覆蓋hashCode()方法時, 也要儘量使不同物件儘量返回不同的Hash碼值。
如果陣列中的元素和要加入的物件的hashCode()返回了相同的Hash值(相同物件),才會用equals()方法來判斷兩個物件的內容是否相同。
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HashSet的原始碼如下:
public class 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0.75。 */ 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0.75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0.75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() { return map.keySet().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() { return map.size(); } /** * 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() { return map.isEmpty(); } /** * 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) { return map.containsKey(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) { return map.put(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) { return map.remove(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() { map.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(); newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone(); return newSet; } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(); } } }