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HashSet的实现原理

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1.    HashSet概述:

   HashSet实现Set接口,由哈希表(实际上是一个HashMap实例)支持。它不保证set 的迭代顺序;特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。

 

2.    HashSet的实现:

   对于HashSet而言,它是基于HashMap实现的,HashSet底层使用HashMap来保存所有元素,因此HashSet 的实现比较简单,相关HashSet的操作,基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成, HashSet的源代码如下:

Java代码 复制代码
  1. public class HashSet<E>   
  2.     extends AbstractSet<E>   
  3.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable   
  4. {   
  5.     static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;   
  6.   
  7.     // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。   
  8.     private transient HashMap<E,Object> map;   
  9.        
  10.     // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value,将此对象定义为static final。   
  11.     private static final Object PRESENT = new Object();   
  12.   
  13.     /**
  14.       * 默认的无参构造器,构造一个空的HashSet。
  15.       *
  16.       * 实际底层会初始化一个空的HashMap,并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。
  17.       */  
  18.     public HashSet() {   
  19.      map = new HashMap<E,Object>();   
  20.      }   
  21.   
  22.     /**
  23.       * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。
  24.       *
  25.       * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定
  26.       * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。
  27.       * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。
  28.       */  
  29.     public HashSet(Collection<? extends E> c) {   
  30.      map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 116));   
  31.      addAll(c);   
  32.      }   
  33.   
  34.     /**
  35.       * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。
  36.       *
  37.       * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。
  38.       * @param initialCapacity 初始容量。
  39.       * @param loadFactor 加载因子。
  40.       */  
  41.     public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {   
  42.      map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);   
  43.      }   
  44.   
  45.     /**
  46.       * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。
  47.       *
  48.       * 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。
  49.       * @param initialCapacity 初始容量。
  50.       */  
  51.     public HashSet(int initialCapacity) {   
  52.      map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);   
  53.      }   
  54.   
  55.     /**
  56.       * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
  57.       * 此构造函数为包访问权限,不对外公开,实际只是是对LinkedHashSet的支持。
  58.       *
  59.       * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
  60.       * @param initialCapacity 初始容量。
  61.       * @param loadFactor 加载因子。
  62.       * @param dummy 标记。
  63.       */  
  64.      HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {   
  65.      map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);   
  66.      }   
  67.   
  68.     /**
  69.       * 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。
  70.       *
  71.       * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。
  72.       * 可见HashSet中的元素,只是存放在了底层HashMap的key上,
  73.       * value使用一个static final的Object对象标识。
  74.       * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。
  75.       */  
  76.     public Iterator<E> iterator() {   
  77.     return map.keySet().iterator();   
  78.      }   
  79.   
  80.     /**
  81.       * 返回此set中的元素的数量(set的容量)。
  82.       *
  83.       * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量,就得到该Set中元素的个数。
  84.       * @return 此set中的元素的数量(set的容量)。
  85.       */  
  86.     public int size() {   
  87.     return map.size();   
  88.      }   
  89.   
  90.     /**
  91.       * 如果此set不包含任何元素,则返回true。
  92.       *
  93.       * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。
  94.       * @return 如果此set不包含任何元素,则返回true。
  95.       */  
  96.     public boolean isEmpty() {   
  97.     return map.isEmpty();   
  98.      }   
  99.   
  100.     /**
  101.       * 如果此set包含指定元素,则返回true。
  102.       * 更确切地讲,当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))
  103.       * 的e元素时,返回true。
  104.       *
  105.       * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。
  106.       * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。
  107.       * @return 如果此set包含指定元素,则返回true。
  108.       */  
  109.     public boolean contains(Object o) {   
  110.     return map.containsKey(o);   
  111.      }   
  112.   
  113.     /**
  114.       * 如果此set中尚未包含指定元素,则添加指定元素。
  115.       * 更确切地讲,如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
  116.       * 的元素e2,则向此set 添加指定的元素e。
  117.       * 如果此set已包含该元素,则该调用不更改set并返回false。
  118.       *
  119.       * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。
  120.       * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时,当新放入HashMap的Entry中key
  121.       * 与集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通过equals比较也返回true),
  122.       * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value,但key不会有任何改变,
  123.       * 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时,新添加的集合元素将不会被放入HashMap中,
  124.       * 原来的元素也不会有任何改变,这也就满足了Set中元素不重复的特性。
  125.       * @param e 将添加到此set中的元素。
  126.       * @return 如果此set尚未包含指定元素,则返回true。
  127.       */  
  128.     public boolean add(E e) {   
  129.     return map.put(e, PRESENT)==null;   
  130.      }   
  131.   
  132.     /**
  133.       * 如果指定元素存在于此set中,则将其移除。
  134.       * 更确切地讲,如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e,
  135.       * 则将其移除。如果此set已包含该元素,则返回true
  136.       * (或者:如果此set因调用而发生更改,则返回true)。(一旦调用返回,则此set不再包含该元素)。
  137.       *
  138.       * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。
  139.       * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。
  140.       * @return 如果set包含指定元素,则返回true。
  141.       */  
  142.     public boolean remove(Object o) {   
  143.     return map.remove(o)==PRESENT;   
  144.      }   
  145.   
  146.     /**
  147.       * 从此set中移除所有元素。此调用返回后,该set将为空。
  148.       *
  149.       * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
  150.       */  
  151.     public void clear() {   
  152.      map.clear();   
  153.      }   
  154.   
  155.     /**
  156.       * 返回此HashSet实例的浅表副本:并没有复制这些元素本身。
  157.       *
  158.       * 底层实际调用HashMap的clone()方法,获取HashMap的浅表副本,并设置到HashSet中。
  159.       */  
  160.     public Object clone() {   
  161.         try {   
  162.              HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();   
  163.              newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();   
  164.             return newSet;   
  165.          } catch (CloneNotSupportedException e) {   
  166.             throw new InternalError();   
  167.          }   
  168.      }   
  169. }  

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