java源码之HashSet
1，HashSet介绍
1）HashSet 是一个没有重复元素的集合。
2）它是由HashMap实现的，不保证元素的顺序，而且HashSet允许使用 null 元素。
3）HashSet是非同步的。如果多个线程同时访问一个哈希 set，而其中至少一个线程修改了该 set，那么它必须 保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作，以防止对该 set 进行意外的不同步访问：
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
4）HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。
HashSet的构造函数
// 默认构造函数 public HashSet() // 带集合的构造函数 public HashSet(Collection<? extends E> c) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) // 指定HashSet初始容量的构造函数 public HashSet(int initialCapacity) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
HashSet的主要API
boolean add(E object) void clear() Object clone() boolean contains(Object object) boolean isEmpty() Iterator<E> iterator() boolean remove(Object object) int size()
2，HashSet数据结构
HashSet的继承关系如下：
java.lang.Object ↳ java.util.AbstractCollection<E> ↳ java.util.AbstractSet<E> ↳ java.util.HashSet<E> public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { }
HashSet与Map关系如下图：
从图中可以看出：
(01) HashSet继承于AbstractSet，并且实现了Set接口。
(02) HashSet的本质是一个"没有重复元素"的集合，它是通过HashMap实现的。HashSet中含有一个"HashMap类型的成员变量"map，HashSet的操作函数，实际上都是通过map实现的。
3，HashSet源码解析
为了更了解HashSet的原理，下面对HashSet源码代码作出分析。
package java.util; public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的 private transient HashMap<E,Object> map; // PRESENT是向map中插入key-value对应的value // 因为HashSet中只需要用到key，而HashMap是key-value键值对； // 所以，向map中添加键值对时，键值对的值固定是PRESENT private static final Object PRESENT = new Object(); // 默认构造函数 public HashSet() { // 调用HashMap的默认构造函数，创建map map = new HashMap<E,Object>(); } // 带集合的构造函数 public HashSet(Collection<? extends E> c) { // 创建map。 // 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)，从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢？ // 首先，说明(c.size()/.75f) + 1 // 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑，HashMap的加载因子是0.75。 // 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时， // 就需要将HashMap的容量翻倍。 // 所以，(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。 // 接下来，说明为什么是 16 。 // HashMap的总的大小，必须是2的指数倍。若创建HashMap时，指定的大小不是2的指数倍； // HashMap的构造函数中也会重新计算，找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。 // 所以，这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。 map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); // 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中 addAll(c); } // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } // 指定HashSet初始容量的构造函数 public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } // 返回HashSet的迭代器 public Iterator<E> iterator() { // 实际上返回的是HashMap的“key集合的迭代器” return map.keySet().iterator(); } public int size() { return map.size(); } public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } // 将元素(e)添加到HashSet中 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } // 删除HashSet中的元素(o) public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } public void clear() { map.clear(); } // 克隆一个HashSet，并返回Object对象 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(); } } // java.io.Serializable的写入函数 // 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”都写入到输出流中 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 (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); ) s.writeObject(i.next()); } // java.io.Serializable的读取函数 // 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”依次读出 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { // Read in any hidden serialization magic s.defaultReadObject(); // Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap int capacity = s.readInt(); float loadFactor = s.readFloat(); map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ? new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) : new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor)); // Read in size int size = s.readInt(); // Read in all elements in the proper order. for (int i=0; i<size; i++) { E e = (E) s.readObject(); map.put(e, PRESENT); } } }
说明： HashSet的代码实际上非常简单，通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的，若对HashSet的理解有困难，建议先学习以下HashMap；学完HashMap之后，在学习HashSet就非常容易了。
4，HashSet遍历方式
4.1 通过Iterator遍历HashSet
第一步：根据iterator()获取HashSet的迭代器。
第二步：遍历迭代器获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象 for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); ) { iterator.next(); }
4.2 通过for-each遍历HashSet
第一步：根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。
第二步：遍历数组，获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象，并且set中元素是String类型 String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str);
HashSet的遍历测试程序如下：
import java.util.Random; import java.util.Iterator; import java.util.HashSet; /* * @desc 介绍HashSet遍历方法 * * @author skywang */ public class HashSetIteratorTest { public static void main(String[] args) { // 新建HashSet HashSet set = new HashSet(); // 添加元素 到HashSet中 for (int i=0; i<5; i++) set.add(""+i); // 通过Iterator遍历HashSet iteratorHashSet(set) ; // 通过for-each遍历HashSet foreachHashSet(set); } /* * 通过Iterator遍历HashSet。推荐方式 */ private static void iteratorHashSet(HashSet set) { for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); ) { System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next()); } } /* * 通过for-each遍历HashSet。不推荐！此方法需要先将Set转换为数组 */ private static void foreachHashSet(HashSet set) { String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str); } }
运行结果：
iterator : 3 iterator : 2 iterator : 1 iterator : 0 iterator : 4 for each : 3 for each : 2 for each : 1 for each : 0 for each : 4
5，HashSet示例
import java.util.Iterator; import java.util.HashSet; /* * @desc HashSet常用API的使用。 * * @author skywang */ public class HashSetTest { public static void main(String[] args) { // HashSet常用API testHashSetAPIs() ; } /* * HashSet除了iterator()和add()之外的其它常用API */ private static void testHashSetAPIs() { // 新建HashSet HashSet set = new HashSet(); // 将元素添加到Set中 set.add("a"); set.add("b"); set.add("c"); set.add("d"); set.add("e"); // 打印HashSet的实际大小 System.out.printf("size : %d\n", set.size()); // 判断HashSet是否包含某个值 System.out.printf("HashSet contains a :%s\n", set.contains("a")); System.out.printf("HashSet contains g :%s\n", set.contains("g")); // 删除HashSet中的“e” set.remove("e"); // 将Set转换为数组 String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str); // 新建一个包含b、c、f的HashSet HashSet otherset = new HashSet(); otherset.add("b"); otherset.add("c"); otherset.add("f"); // 克隆一个removeset，内容和set一模一样 HashSet removeset = (HashSet)set.clone(); // 删除“removeset中，属于otherSet的元素” removeset.removeAll(otherset); // 打印removeset System.out.printf("removeset : %s\n", removeset); // 克隆一个retainset，内容和set一模一样 HashSet retainset = (HashSet)set.clone(); // 保留“retainset中，属于otherSet的元素” retainset.retainAll(otherset); // 打印retainset System.out.printf("retainset : %s\n", retainset); // 遍历HashSet for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); ) System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next()); // 清空HashSet set.clear(); // 输出HashSet是否为空 System.out.printf("%s\n", set.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty"); } }
运行结果：
size : 5 HashSet contains a :true HashSet contains g :false for each : d for each : b for each : c for each : a removeset : [d, a] retainset : [b, c] iterator : d iterator : b iterator : c iterator : a set is empty
转自：http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3311252.html
