【转】HashSet原理

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HashSet 的实现原理

HashSet 概述

对于 HashSet 而言，它是基于 HashMap 实现的，底层采用 HashMap 来保存元素，所以如果对 HashMap 比较熟悉了，那么学习 HashSet 也是很轻松的。

我们先通过 HashSet 最简单的构造函数和几个成员变量来看一下，证明咱们上边说的，其底层是 HashMap：

    private transient HashMap<E,Object> map;    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map    private static final Object PRESENT = new Object();    /**     * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).     */    public HashSet() {        map = new HashMap<>();    }

其实在英文注释中已经说的比较明确了。首先有一个HashMap的成员变量，我们在 HashSet 的构造函数中将其初始化，默认情况下采用的是 initial capacity为16，load factor 为 0.75。

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，我们应该为保存到 HashSet 中的对象覆盖 hashCode() 和 equals()

构造方法

/** * 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);}

add 方法

/** * @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。但底层实际将将该元素作为 key 放入 HashMap。思考一下为什么？

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（HashSet 中的 value 都是PRESENT），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。

该方法如果添加的是在 HashSet 中不存在的，则返回 true；如果添加的元素已经存在，返回 false。其原因在于我们之前提到的关于 HashMap 的 put 方法。该方法在添加 key 不重复的键值对的时候，会返回 null。

其余方法

    /**     * 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     *     * 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;    }    /**     * 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();        }    }}