Java集合之HashSet源码分析

一、HashSet简介

　　HashSet是Set接口典型实现，它按照Hash算法来存储集合中的元素，具有很好的存取和查找性能。主要具有以下特点：

• 不保证set的迭代顺序
• HashSet不是同步的，如果多个线程同时访问一个HashSet，要通过代码来保证其同步
• 集合元素值可以是null

　　当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该值确定对象在HashSet中的存储位置。在Hash集合中，不能同时存放两个相等的元素，而判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等并且两个对象的HashCode方法返回值也相等。

　　下面的例子说明了上述特性：

public class Person
{
    String name;
    int age;
    
    public Person(String name,int age)
    {
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    
    public String getName()
    {
        return name;
    }

    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    public int getAge()
    {
        return age;
    }

    public void setAge(int age)
    {
        this.age = age;
    }

    //当对象的名字和姓名相同即返回true
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if(obj==null)
            return false;
        if((this.name.equals(((Person)obj).name) && this.age==((Person)obj).age))
                return true;
        else
            return false;
    }
    
}

　　此时添加两个name和age均相同的Person对象实例到HashSet中：

public class HashSetDemo
{

    public static void main(String[] args)
    {
        HashSet<Person> hs = new HashSet<>();
        
        Person p1=new Person("xujian", 23);
        Person p2=new Person("xujian", 23);
        hs.add(p1);
        hs.add(p2);
        for(Person p:hs)
        {
            System.out.println(p.name+"---"+p.age);
        }
    }
}

　　

　　可见，HashSet中存放了两个name和age均相同的Person对象。

　　接下来我们重写一下Person类的hashCode方法，使其返回相同的HashCode。

public class Person
{
    String name;
    int age;
    
    public Person(String name,int age)
    {
        this.name=name;
        this.age=age;
    }
    public String getName()
    {
        return name;
    }
    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    public int getAge()
    {
        return age;
    }
    public void setAge(int age)
    {
        this.age = age;
    }

    public int hashCode()
    {
        // TODO 自动生成的方法存根
        return 1;
    }
    //当对象的名字和姓名相同即返回true
    public boolean equals(Object obj)
    {
        if(obj==null)
            return false;
        if((this.name.equals(((Person)obj).name) && this.age== ((Person)obj).age))
                return true;
        else
            return false;
    }
    
}

　　再次执行向HashSet添加元素操作，会发现此时HashSet只保存了一个。

　　

　　HashSet中每一能存储元素的槽位通常称为“桶”，如果有多个元素的hashCode相同，但是通过equals方法比较返回false，就需要在一个桶上存放多个元素。

二、HashSet源码分析

　　1、构造函数

　　HashSet的底层实际上是由HashMap实现的。其四个构造函数分别对应相应的HashMap。

  //构造一个新的，空的HashSet,其底层 HashMap实例的默认初始容量是 16，加载因子是 0.75
    public HashSet() 
    {
        map = new HashMap<>();
    }

    //构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set
    public HashSet(Collection<? extends E> c) 
    {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }

   //构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的加载因子
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

    //构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子0.75
    public HashSet(int initialCapacity)
    {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    }

　　2、HashSet常用方法

　　boolean add(E e): 如果此 set 中尚未包含指定元素，则添加指定元素

public boolean add(E e) 
    {
        //调用map的put方法，其中value值为静态的Object对象
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

　　void clear():从此 set 中移除所有元素

 public void clear() 
    {
        map.clear();
    }

　　Object clone():返回此 HashSet 实例的浅表副本

 public Object clone()
    {
        try 
        {
            //调用父类的clone方法
            HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
            newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
            return newSet;
        } 
        catch (CloneNotSupportedException e)
        {
            throw new InternalError(e);
        }
    }

　　boolean contains(Object o):如果此 set 包含指定元素，则返回 true

public boolean contains(Object o) 
    {
        return map.containsKey(o);
    }

　　boolean isEmpty():如果此 set 不包含任何元素，则返回 true

public boolean isEmpty() 
    {
        return map.isEmpty();
    }

　　Iterator<E> iterator():返回对此 set 中元素进行迭代的迭代器

 public Iterator<E> iterator()
    {
        return map.keySet().iterator();
    }

　　boolean remove(Object o):如果指定元素存在于此 set 中，则将其移除

 public boolean remove(Object o) 
    {
        return map.remove(o)==PRESENT;
    }

　　int size():返回此 set 中的元素的数量

    public int size() 
    {
        return map.size();
    }

三、HashSet的应用示例代码

public class HashSetDemo
{
    public static void main(String[] args)
    {
        HashSet<String> hs1 = new HashSet<>();   //无参构造函数新建一个默认大小为16，装载因子为0.75的HashSet
        System.out.println("调用add函数");
        hs1.add("Hello");
        hs1.add("World");
        hs1.add("nihao");
        
        HashSet<String> hs2 = new HashSet<>(hs1); //构造一个包含hs1中元素的HashSet
        
        System.out.println("调用remove函数");
        hs1.remove("Hello");
        for(String str:hs1)
            System.out.println(str);
    
        System.out.println("调用clone函数");
        HashSet<String> hs3=(HashSet<String>) hs2.clone();
        for(String str:hs3)
            System.out.println(str);
        
        System.out.println("利用迭代器遍历HashSet中元素");
        Iterator<String> it=hs2.iterator();
        while(it.hasNext())
        {
            System.out.println(it.next());
        }
        
        System.out.println("调用size函数");
        
        System.out.print(hs2.size());
    }
}

　　执行结果如图：

　　

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