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概要
这一章，我们对HashSet进行学习。
我们先对HashSet有个整体认识，然后再学习它的源码，最后再通过实例来学会使用HashSet。内容包括：
第1部分 HashSet介绍
第2部分 HashSet数据结构
第3部分 HashSet源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 HashSet遍历方式
第5部分 HashSet示例
第1部分 HashSet介绍
HashSet 简介
HashSet 是一个没有重复元素的集合。
它是由HashMap实现的，不保证元素的顺序，而且HashSet允许使用 null 元素。
HashSet是非同步的。如果多个线程同时访问一个哈希 set，而其中至少一个线程修改了该 set，那么它必须 保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作，以防止对该 set 进行意外的不同步访问：
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。
HashSet的构造函数
public HashSet() // 带集合的构造函数public HashSet(Collection<? extends E> c) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) // 指定HashSet初始容量的构造函数public HashSet(int initialCapacity) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
HashSet的主要API
boolean add(E object)void clear()Object clone()boolean contains(Object object)boolean isEmpty()Iterator<E> iterator()boolean remove(Object object)int size()
第2部分 HashSet数据结构
HashSet的继承关系如下：
java.lang.Object ↳ java.util.AbstractCollection<E> ↳ java.util.AbstractSet<E> ↳ java.util.HashSet<E>public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { }
HashSet与Map关系如下图：
从图中可以看出：
(01) HashSet继承于AbstractSet，并且实现了Set接口。
(02) HashSet的本质是一个”没有重复元素”的集合，它是通过HashMap实现的。HashSet中含有一个”HashMap类型的成员变量”map，HashSet的操作函数，实际上都是通过map实现的。
第3部分 HashSet源码解析(基于JDK1.6.0_45)
为了更了解HashSet的原理，下面对HashSet源码代码作出分析。
package java.util;public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{ static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; private transient HashMap<E,Object> map; private static final Object PRESENT = new Object(); public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>(); } public HashSet(Collection<? extends E> c) { map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); addAll(c); } public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator(); } public int size() { return map.size(); } public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } public void clear() { map.clear(); } 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(); } } private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException { s.defaultWriteObject(); s.writeInt(map.capacity()); s.writeFloat(map.loadFactor()); s.writeInt(map.size()); for (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); ) s.writeObject(i.next()); } private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { s.defaultReadObject(); int capacity = s.readInt(); float loadFactor = s.readFloat(); map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ? new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) : new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor)); int size = s.readInt(); for (int i=0; i<size; i++) { E e = (E) s.readObject(); map.put(e, PRESENT); } }}
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说明： HashSet的代码实际上非常简单，通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的，若对HashSet的理解有困难，建议先学习以下HashMap；学完HashMap之后，在学习HashSet就非常容易了。
第4部分 HashSet遍历方式
4.1 通过Iterator遍历HashSet
第一步：根据iterator()获取HashSet的迭代器。
第二步：遍历迭代器获取各个元素。
for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); )
4.2 通过for-each遍历HashSet
第一步：根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。
第二步：遍历数组，获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象，并且set中元素是String类型
String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);
for (String str:arr)
System.out.printf(“for each : %s\n”, str);
HashSet的遍历测试程序如下：
import java.util.Random;import java.util.Iterator;import java.util.HashSet;public class HashSetIteratorTest { public static void main(String[] args) { HashSet set = new HashSet(); for (int i=0; i<5; i++) set.add(""+i); iteratorHashSet(set) ; foreachHashSet(set); } private static void iteratorHashSet(HashSet set) { for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); ) { System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next()); } } private static void foreachHashSet(HashSet set) { String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str); }}
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运行结果：
iterator : 3iterator : 2iterator : 1iterator : 0iterator : 4for each : 3for each : 2for each : 1for each : 0for each : 4
第5部分 HashSet示例
下面我们通过实例学习如何使用HashSet
import java.util.Iteratorimport java.util.HashSetpublic class HashSetTest { public static void main(String[] args) { // HashSet常用API testHashSetAPIs() } private static void testHashSetAPIs() { // 新建HashSet HashSet set = new HashSet() // 将元素添加到Set中 set.add("a") set.add("b") set.add("c") set.add("d") set.add("e") // 打印HashSet的实际大小 System.out.printf("size : %d\n", set.size()) // 判断HashSet是否包含某个值 System.out.printf("HashSet contains a :%s\n", set.contains("a")) System.out.printf("HashSet contains g :%s\n", set.contains("g")) // 删除HashSet中的“e” set.remove("e") // 将Set转换为数组 String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]) for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str) // 新建一个包含b、c、f的HashSet HashSet otherset = new HashSet() otherset.add("b") otherset.add("c") otherset.add("f") // 克隆一个removeset，内容和set一模一样 HashSet removeset = (HashSet)set.clone() // 删除“removeset中，属于otherSet的元素” removeset.removeAll(otherset) // 打印removeset System.out.printf("removeset : %s\n", removeset) // 克隆一个retainset，内容和set一模一样 HashSet retainset = (HashSet)set.clone() // 保留“retainset中，属于otherSet的元素” retainset.retainAll(otherset) // 打印retainset System.out.printf("retainset : %s\n", retainset) // 遍历HashSet for(Iterator iterator = set.iterator() iterator.hasNext() System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next()) // 清空HashSet set.clear() // 输出HashSet是否为空 System.out.printf("%s\n", set.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty") }}
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运行结果：
size : 5HashSet contains a :trueHashSet contains g :falsefor each : dfor each : bfor each : cfor each : aremoveset : [d, a]retainset : [b, c]iterator : diterator : biterator : citerator : aset is empty
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