java提高篇（二四）-----HashSet

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;
    </span><span style="color: #008000">//</span><span style="color: #008000">定义一个Object对象作为HashMap的value</span>
    <span style="color: #0000ff">private</span> <span style="color: #0000ff">static</span> <span style="color: #0000ff">final</span> Object PRESENT = <span style="color: #0000ff">new</span> Object();</pre>

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<>();
        }
    </span><span style="color: #008000">/**</span><span style="color: #008000">
     * 构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set。
     </span><span style="color: #008000">*/</span>
    <span style="color: #0000ff">public</span> HashSet(Collection&lt;? <span style="color: #0000ff">extends</span> E&gt;<span style="color: #000000"> c) {
        map </span>= <span style="color: #0000ff">new</span> HashMap&lt;&gt;(Math.max((<span style="color: #0000ff">int</span>) (c.size()/.75f) + 1, 16<span style="color: #000000">));
        addAll(c);
    }
    
    </span><span style="color: #008000">/**</span><span style="color: #008000">
     * 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
     </span><span style="color: #008000">*/</span>
    <span style="color: #0000ff">public</span> HashSet(<span style="color: #0000ff">int</span> initialCapacity, <span style="color: #0000ff">float</span><span style="color: #000000"> loadFactor) {
        map </span>= <span style="color: #0000ff">new</span> HashMap&lt;&gt;<span style="color: #000000">(initialCapacity, loadFactor);
    }
       
    </span><span style="color: #008000">/**</span><span style="color: #008000">
     * 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）。
     </span><span style="color: #008000">*/</span>
    <span style="color: #0000ff">public</span> HashSet(<span style="color: #0000ff">int</span><span style="color: #000000"> initialCapacity) {
       map </span>= <span style="color: #0000ff">new</span> HashMap&lt;&gt;<span style="color: #000000">(initialCapacity);
    }
       
    </span><span style="color: #008000">/**</span><span style="color: #008000">
     * 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
     </span><span style="color: #008000">*/</span><span style="color: #000000">
    HashSet(</span><span style="color: #0000ff">int</span> initialCapacity, <span style="color: #0000ff">float</span> loadFactor, <span style="color: #0000ff">boolean</span><span style="color: #000000"> dummy) {
       map </span>= <span style="color: #0000ff">new</span> LinkedHashMap&lt;&gt;<span style="color: #000000">(initialCapacity, loadFactor);
    }</span></pre>

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。