Java集合---HashSet的源码分析

一、 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。

二、 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：

1 public class HashSet<E>
2    extends AbstractSet<E>
3    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
4{
5    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
6
7    // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。
8    private transient HashMap<E,Object> map;
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10    // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。
11    private static final Object PRESENT = new Object();
12
13    /**
14     * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。
15     *
16     * 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。
17     */
18    public HashSet() {
19    map = new HashMap<E,Object>();
20    }
21
22    /**
23     * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。
24     *
25     * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定
26     * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。
27     * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。
28     */
29    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
30    map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
31    addAll(c);
32    }
33
34    /**
35     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。
36     *
37     * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。
38     * @param initialCapacity 初始容量。
39     * @param loadFactor 加载因子。
40     */
41    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
42    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
43    }
44
45    /**
46     * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。
47     *
48     * 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。
49     * @param initialCapacity 初始容量。
50     */
51    public HashSet(int initialCapacity) {
52    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
53    }
54
55    /**
56     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
57     * 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。
58     *
59     * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
60     * @param initialCapacity 初始容量。
61     * @param loadFactor 加载因子。
62     * @param dummy 标记。
63     */
64    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
65    map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
66    }
67
68    /**
69     * 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。
70     *
71     * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。
72     * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上，
73     * value使用一个static final的Object对象标识。
74     * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。
75     */
76    public Iterator<E> iterator() {
77    return map.keySet().iterator();
78    }
79
80    /**
81     * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。
82     *
83     * 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。
84     * @return 此set中的元素的数量（set的容量）。
85     */
86    public int size() {
87    return map.size();
88    }
89
90    /**
91     * 如果此set不包含任何元素，则返回true。
92     *
93     * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。
94     * @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。
95     */
96    public boolean isEmpty() {
97    return map.isEmpty();
98    }
99
100    /**
101     * 如果此set包含指定元素，则返回true。
102     * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))
103     * 的e元素时，返回true。
104     *
105     * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。
106     * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。
107     * @return 如果此set包含指定元素，则返回true。
108     */
109    public boolean contains(Object o) {
110    return map.containsKey(o);
111    }
112
113    /**
114     * 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。
115     * 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
116     * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。
117     * 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。
118     *
119     * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。
120     * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key
121     * 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），
122     * 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，
123     * 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，
124     * 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。
125     * @param e 将添加到此set中的元素。
126     * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。
127     */
128    public boolean add(E e) {
129    return map.put(e, PRESENT)==null;
130    }
131
132    /**
133     * 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。
134     * 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，
135     * 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true
136     * （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）。
137     *
138     * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。
139     * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。
140     * @return 如果set包含指定元素，则返回true。
141     */
142    public boolean remove(Object o) {
143    return map.remove(o)==PRESENT;
144    }
145
146    /**
147     * 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。
148     *
149     * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
150     */
151    public void clear() {
152    map.clear();
153    }
154
155    /**
156     * 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。
157     *
158     * 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。
159     */
160    public Object clone() {
161        try {
162            HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
163            newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
164            return newSet;
165        } catch (CloneNotSupportedException e) {
166            throw new InternalError();
167        }
168    }
}

三、 相关说明：

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。