HashSet的实现原理

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  

    public class HashSet<E>          extends AbstractSet<E>          implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable      {          static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;                // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。          private transient HashMap<E,Object> map;                    // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。          private static final Object PRESENT = new Object();                /**          * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。          *           * 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。          */          public HashSet() {          map = new HashMap<E,Object>();          }                /**          * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。          *          * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定          * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。          * @param c 其中的元素将存放在此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构造一个空的HashSet。          *          * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。          * @param initialCapacity 初始容量。          * @param loadFactor 加载因子。          */          public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {          map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);          }                /**          * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。          *          * 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。          * @param initialCapacity 初始容量。          */          public HashSet(int initialCapacity) {          map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);          }                /**          * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。          * 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。          *          * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。          * @param initialCapacity 初始容量。          * @param loadFactor 加载因子。          * @param dummy 标记。          */          HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {          map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);          }                /**          * 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。          *           * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。          * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上，          * value使用一个static final的Object对象标识。          * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。          */          public Iterator<E> iterator() {          return map.keySet().iterator();          }                /**          * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。          *          * 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。          * @return 此set中的元素的数量（set的容量）。          */          public int size() {          return map.size();          }                /**          * 如果此set不包含任何元素，则返回true。          *          * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。          * @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。          */          public boolean isEmpty() {          return map.isEmpty();          }                /**          * 如果此set包含指定元素，则返回true。          * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))          * 的e元素时，返回true。          *          * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。          * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。          * @return 如果此set包含指定元素，则返回true。          */          public boolean contains(Object o) {          return map.containsKey(o);          }                /**          * 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。          * 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))          * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。          * 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。          *          * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。          * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key          * 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），          * 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，          * 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，          * 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。          * @param e 将添加到此set中的元素。          * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。          */          public boolean add(E e) {          return map.put(e, PRESENT)==null;          }                /**          * 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。          * 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，          * 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true          * （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）。          *          * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。          * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。          * @return 如果set包含指定元素，则返回true。          */          public boolean remove(Object o) {          return map.remove(o)==PRESENT;          }                /**          * 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。          *          * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。          */          public void clear() {          map.clear();          }                /**          * 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。          *          * 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。          */          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();              }          }      }