HashSet

HashSet

          1.底层数据结构是哈希表。

          2.哈希表依赖两个方法：

               hashCode()和equals()

               执行顺序：

                           首先判断hashCode()值是否相同

                                   相同：继续执行equals(),看其返回值

                                           返回true:说明元素重复，不添加

                                           返回false:说明不重复，就直接添加到集合

                                  不相同：就直接添加到集合

                          最终：

                                 自动生成hashCode()和equals()即可

          保证元素的唯一性：  通过查看add方法的源码，我们知道这个方法底层依赖 两个方法：hashCode()和equals()。

                    步骤：

                          首先比较哈希值

                             如果相同，继续走，比较地址或者equals()

                             如果不同，就直接添加到集合中 

 LinkedHashSet

           底层数据结构由链表和哈希表组成。

               由链表保证元素有序。

               由哈希表保证元素唯一。

 TreeSet

             底层数据结构是红黑树。(是一种自平衡的二叉树)

                如何保证元素唯一性呢?

                          根据比较的返回值是否是0来决定

               如何保证元素的排序呢?

两种方式

            自然排序(元素具备比较性)

                  让元素所属的类实现Comparable接口

                  比较器排序(集合具备比较性)

                  让集合接收一个Comparator的实现类对象

 

 

在前篇博文中（java提高篇（二三）-----HashMap）详细讲解了HashMap的实现过程，对于HashSet而言，它是基于HashMap来实现的，底层采用HashMap来保存元素。所以如果对HashMap比较熟悉，那么HashSet是so easy!!

一、定义

 

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable

 

       HashSet继承AbstractSet类，实现Set、Cloneable、Serializable接口。其中AbstractSet提供 Set 接口的骨干实现，从而最大限度地减少了实现此接口所需的工作。Set接口是一种不包括重复元素的Collection，它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义。

       基本属性

 

//基于HashMap实现，底层使用HashMap保存所有元素
private transient HashMap<E,Object> map;

 //定义一个Object对象作为HashMap的value
 private static final Object PRESENT = new Object();

 

 

       构造函数

 

/**
         * 默认构造函数
         * 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。
         */
        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);
        }

        /**
         * 在API中我没有看到这个构造函数，今天看源码才发现（原来访问权限为包权限，不对外公开的）
         * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
         * dummy 为标识 该构造函数主要作用是对LinkedHashSet起到一个支持作用
         */
        HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
           map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
        }

 

 

       从构造函数中可以看出HashSet所有的构造都是构造出一个新的HashMap，其中最后一个构造函数，为包访问权限是不对外公开，仅仅只在使用LinkedHashSet时才会发生作用。

二、方法

       既然HashSet是基于HashMap，那么对于HashSet而言，其方法的实现过程是非常简单的。

 

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

 

       iterator()方法返回对此 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。底层调用HashMap的keySet返回所有的key，这点反应了HashSet中的所有元素都是保存在HashMap的key中，value则是使用的PRESENT对象，该对象为static final。

 

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

 

       size()返回此 set 中的元素的数量（set 的容量）。底层调用HashMap的size方法，返回HashMap容器的大小。

 

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

 

       isEmpty()，判断HashSet()集合是否为空，为空返回 true，否则返回false。

 

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

 

       contains()，判断某个元素是否存在于HashSet()中，存在返回true，否则返回false。更加确切的讲应该是要满足这种关系才能返回true：(o==null ? e==null : o.equals(e))。底层调用containsKey判断HashMap的key值是否为空。

 

public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

 

       add()如果此 set 中尚未包含指定元素，则添加指定元素。如果此Set没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 的e2时，则将e2添加到Set中，否则不添加且返回false。由于底层使用HashMap的put方法将key = e，value=PRESENT构建成key-value键值对，当此e存在于HashMap的key中，则value将会覆盖原有value，但是key保持不变，所以如果将一个已经存在的e元素添加中HashSet中，新添加的元素是不会保存到HashMap中，所以这就满足了HashSet中元素不会重复的特性。

 

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

 

       remove如果指定元素存在于此 set 中，则将其移除。底层使用HashMap的remove方法删除指定的Entry。

 

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

 

       clear从此 set 中移除所有元素。底层调用HashMap的clear方法清除所有的Entry。

 

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();
        }
    }

 

       clone返回此 HashSet 实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。

       后记：

       由于HashSet底层使用了HashMap实现，使其的实现过程变得非常简单，如果你对HashMap比较了解，那么HashSet简直是小菜一碟。有两个方法对HashMap和HashSet而言是非常重要的，下篇将详细讲解hashcode和equals。