深入Java集合学习系列：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

extends abstractset

implements set, 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 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();

}

/**

* 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(collectionextends e> c) {

map = new hashmap(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(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(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(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 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 newset = (hashset) super.clone();

newset.map = (hashmap) map.clone();

return newset;

} catch (clonenotsupportedexception e) {

throw new internalerror();

}

}

}

3. 相关说明:

1) 相关hashmap的实现原理,请参考我的上一遍总结:深入java集合学习系列:hashmap的实现原理。

2) 对于hashset中保存的对象,请注意正确重写其equals和hashcode方法,以保证放入的对象的唯一性。

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