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  • JDK源码分析(4)HashSet

    JDK版本

    HashSet简介

    HashSet特点

    • 非线程安全
    • 允许null值
    • 添加值得时候会先获取对象的hashCode方法,如果hashCode 方法返回的值一致,则再调用equals方法判断是否一致,如果不一致才add元素。
      注意: 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。

    HashSet源码

    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<>();
        }
    
         /** 
         * 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。 
    	 *
         * @throws NullPointerException if the specified collection is null
         */
        public HashSet(Collection<? extends 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。
         * @throws     IllegalArgumentException if the initial capacity is less
         *             than zero, or if the load factor is nonpositive
         */
        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。
         * @throws     IllegalArgumentException if the initial capacity is less
         *             than zero
         */
        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。!
         * @throws     IllegalArgumentException if the initial capacity is less
         *             than zero, or if the load factor is nonpositive
         */
        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。
         * @see ConcurrentModificationException
         */
        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。
         * @return a shallow copy of this set
         */
        @SuppressWarnings("unchecked")
        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(e);
            }
        }
    
        /**
         * Save the state of this <tt>HashSet</tt> instance to a stream (that is,
         * serialize it).
         *
         * @serialData The capacity of the backing <tt>HashMap</tt> instance
         *             (int), and its load factor (float) are emitted, followed by
         *             the size of the set (the number of elements it contains)
         *             (int), followed by all of its elements (each an Object) in
         *             no particular order.
         */
        private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
            throws java.io.IOException {
            // Write out any hidden serialization magic
            s.defaultWriteObject();
    
            // Write out HashMap capacity and load factor
            s.writeInt(map.capacity());
            s.writeFloat(map.loadFactor());
    
            // Write out size
            s.writeInt(map.size());
    
            // Write out all elements in the proper order.
            for (E e : map.keySet())
                s.writeObject(e);
        }
    
        /**
         * Reconstitute the <tt>HashSet</tt> instance from a stream (that is,
         * deserialize it).
         */
        private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
            throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
            // Read in any hidden serialization magic
            s.defaultReadObject();
    
            // Read capacity and verify non-negative.
            int capacity = s.readInt();
            if (capacity < 0) {
                throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +
                                                 capacity);
            }
    
            // Read load factor and verify positive and non NaN.
            float loadFactor = s.readFloat();
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
                throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
                                                 loadFactor);
            }
    
            // Read size and verify non-negative.
            int size = s.readInt();
            if (size < 0) {
                throw new InvalidObjectException("Illegal size: " +
                                                 size);
            }
            // Set the capacity according to the size and load factor ensuring that
            // the HashMap is at least 25% full but clamping to maximum capacity.
            capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),
                    HashMap.MAXIMUM_CAPACITY);
    
            // Constructing the backing map will lazily create an array when the first element is
            // added, so check it before construction. Call HashMap.tableSizeFor to compute the
            // actual allocation size. Check Map.Entry[].class since it's the nearest public type to
            // what is actually created.
    
            SharedSecrets.getJavaOISAccess()
                         .checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity));
    
            // Create backing HashMap
            map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ?
                   new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
                   new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));
    
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                @SuppressWarnings("unchecked")
                    E e = (E) s.readObject();
                map.put(e, PRESENT);
            }
        }
    
        /**
         * Creates a <em><a href="Spliterator.html#binding">late-binding</a></em>
         * and <em>fail-fast</em> {@link Spliterator} over the elements in this
         * set.
         *
         * <p>The {@code Spliterator} reports {@link Spliterator#SIZED} and
         * {@link Spliterator#DISTINCT}.  Overriding implementations should document
         * the reporting of additional characteristic values.
         *
         * @return a {@code Spliterator} over the elements in this set
         * @since 1.8
         */
        public Spliterator<E> spliterator() {
            return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0);
        }
    }
    
    
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