Java集合-HashSet

HashSet 概述

對於 HashSet 而言，它是基於 HashMap 實現的，底層采用 HashMap 來保存元素，所以如果對 HashMap 比較熟悉了，那麼學習 HashSet 也是很輕松的。

我們先通過 HashSet 最簡單的構造函數和幾個成員變量來看一下，證明咱們上邊說的，其底層是 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<>();
    }

其實在英文注釋中已經說的比較明確了。首先有一個HashMap的成員變量，我們在 HashSet 的構造函數中將其初始化，默認情況下采用的是 initial capacity為16，load factor 為 0.75。

HashSet 的實現

對於 HashSet 而言，它是基於 HashMap 實現的，HashSet 底層使用 HashMap 來保存所有元素，因此 HashSet 的實現比較簡單，相關 HashSet 的操作，基本上都是直接調用底層 HashMap 的相關方法來完成，我們應該為保存到 HashSet 中的對象覆蓋 hashCode() 和 equals()

構造方法

/**
 * 默認的無參構造器，構造一個空的HashSet。
 *
 * 實際底層會初始化一個空的HashMap，並使用默認初始容量為16和加載因子0.75。
 */
public HashSet() {
    map = new HashMap<E,Object>();
}

/**
 * 構造一個包含指定collection中的元素的新set。
 *
 * 實際底層使用默認的加載因子0.75和足以包含指定collection中所有元素的初始容量來創建一個HashMap。
 * @param c 其中的元素將存放在此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構造一個空的HashSet。
 *
 * 實際底層以相應的參數構造一個空的HashMap。
 * @param initialCapacity 初始容量。
 * @param loadFactor 加載因子。
 */
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}

/**
 * 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。
 *
 * 實際底層以相應的參數及加載因子loadFactor為0.75構造一個空的HashMap。
 * @param initialCapacity 初始容量。
 */
public HashSet(int initialCapacity) {
    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
}

/**
 * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空鏈接哈希集合。此構造函數為包訪問權限，不對外公開，
 * 實際只是是對LinkedHashSet的支持。
 *
 * 實際底層會以指定的參數構造一個空LinkedHashMap實例來實現。
 * @param initialCapacity 初始容量。
 * @param loadFactor 加載因子。
 * @param dummy 標記。
 */
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}

add 方法

/**

 * @param e 將添加到此set中的元素。
 * @return 如果此set尚未包含指定元素，則返回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，則添加指定元素。更確切地講，如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 的元素 e2，則向此 set 添加指定的元素 e。如果此 set 已包含該元素，則該調用不更改 set 並返回 false。但底層實際將將該元素作為 key 放入 HashMap。思考一下為什麼？

由於 HashMap 的 put() 方法添加 key-value 對時，當新放入 HashMap 的 Entry 中 key 與集合中原有 Entry 的 key 相同（hashCode()返回值相等，通過 equals 比較也返回 true），新添加的 Entry 的 value 會將覆蓋原來 Entry 的 value（HashSet 中的 value 都是PRESENT），但 key 不會有任何改變，因此如果向 HashSet 中添加一個已經存在的元素時，新添加的集合元素將不會被放入 HashMap中，原來的元素也不會有任何改變，這也就滿足了 Set 中元素不重復的特性。

該方法如果添加的是在 HashSet 中不存在的，則返回 true；如果添加的元素已經存在，返回 false。其原因在於我們之前提到的關於 HashMap 的 put 方法。該方法在添加 key 不重復的鍵值對的時候，會返回 null。

其余方法

  /**
     * 如果此set包含指定元素，則返回true。
     * 更確切地講，當且僅當此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的e元素時，返回true。
     *
     * 底層實際調用HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。
     * @param o 在此set中的存在已得到測試的元素。
     * @return 如果此set包含指定元素，則返回true。
     */
    public boolean contains(Object o) {
    return map.containsKey(o);
    }
    /**
     * 如果指定元素存在於此set中，則將其移除。更確切地講，如果此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e，
     * 則將其移除。如果此set已包含該元素，則返回true
     *
     * 底層實際調用HashMap的remove方法刪除指定Entry。
     * @param o 如果存在於此set中則需要將其移除的對象。
     * @return 如果set包含指定元素，則返回true。
     */
    public boolean remove(Object o) {
    return map.remove(o)==PRESENT;
    }
    /**
     * 返回此HashSet實例的淺表副本：並沒有復制這些元素本身。
     *
     * 底層實際調用HashMap的clone()方法，獲取HashMap的淺表副本，並設置到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();
        }
    }
}