Java集合（9） - HashSet源码解析

HashSet

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

 

      HashSet是Set接口的实现，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。

      HashSet是无序，元素不可重复的，但是集合中的元素可以为null，只会有一个null，同时具备有Fail-Fast机制，即非线程安全的。

 

属性：从这里可以看到HashSet的元素是存储在HashMap的，就是利用HashMap的Key的特性，这也是为什么在此系列中，Map是先解析。

/**  * 实际存储，内部元素存储到HashMap中  */ private transient HashMap<E,Object> map;   /**  * value占位符：用来存储到Map的value  */ private static final Object PRESENT = new Object();

 

序列化：

      可以看到HashSet和ArrayList一样，实现了Serializable接口，但是源码中的内置数组是用transient来修饰的，标识不需要序列化。

      所以HashSet在序列化和反序列化时，会调用writeObject/readObject()方法进行手工序列化，将HashSet的元素（即0~size-1）和容量大小写出，这样做的好处也是一样的，只保存/传输有实际意义的元素，最大限度的节约了存储、传输和处理的开销。

/**  * 写出  * @param s  */ private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)     throws java.io.IOException {     //写出非static和非transient属性     s.defaultWriteObject();       //写出map的容量和装载因子     s.writeInt(map.capacity());     s.writeFloat(map.loadFactor());         //写出元素的个数     s.writeInt(map.size());       //遍历写出所有元素     for (E e : map.keySet())         s.writeObject(e); }   /**  * 流读取  * @param s  */ private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)     throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {     //读取非static和非transient属性     s.defaultReadObject();       //读取容量，并且不能小于0     int capacity = s.readInt();     if (capacity < 0) {         throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +                                          capacity);     }       //读取负载因子，不能为0或NaN     float loadFactor = s.readFloat();     if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {         throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +                                          loadFactor);     }       //读取元素个数，并检查不能小于0     int size = s.readInt();     if (size < 0) {         throw new InvalidObjectException("Illegal size: " +                                          size);     }     //根据元素个数重新设置容量，这是为了保证map有足够的容量融安所有元素，防止无意义的扩容     capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),             HashMap.MAXIMUM_CAPACITY);       //再次检查，HashMap中构建hash桶数组是在第一个元素被添加时候才构建的，所以在构建之前检查     //调用HashMap.tableSizeFor来计算实际分配的大小     //检查Map.Entry[]类，因为是最接近公共类型实际创建的内容     SharedSecrets.getJavaOISAccess()                  .checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity));       //创建Map，检查是不是LinkedHashSet类型     map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?            new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :            new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));       //读取所有元素放到map中     for (int i=0; i<size; i++) {         @SuppressWarnings("unchecked")             E e = (E) s.readObject();         map.put(e, PRESENT);     } }

 

构造器：

/**  * 空构造器，空的HashSet，底层HashMap实例的默认初始化容量是16，加载因子是0.75  */ public HashSet() {     map = new HashMap<>(); } /**  * 包含指定collection中的元素的新set  */ public HashSet(Collectionextends E> c) {     map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));     addAll(c); } /**  * 新的空set，其底层是HashMap，所以指定初始化容量和加载因子  * @param initialCapacity 初始化容量  * @param loadFactor  */ public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {     map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } /**  * 空set，底层是HashMap，默认的加载因子是0.75  * @param initialCapacity 指定容量  */ public HashSet(int initialCapacity) {     map = new HashMap<>(initialCapacity); }   /**  * 这个构造器的修饰符是defualt，这个构造器主要是给子类LinkedHashSet用的  * @param initialCapacity  * @param loadFactor  * @param dummy 这个是用于LinkedList  */ HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {     map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }

 

其他常用方法：

/**  * 迭代器  */ public Iterator<E> iterator() {     return map.keySet().iterator(); }   /**  * 集合元素个数  */ public int size() {     return map.size(); }   /**  * 集合是否为空  */ public boolean isEmpty() {     return map.isEmpty(); }   /**  * 是否包含某个元素  */ public boolean contains(Object o) {     return map.containsKey(o); }   /**  * 新增元素  */ public boolean add(E e) {     return map.put(e, PRESENT)==null; }   /**  * 删除元素  */ public boolean remove(Object o) {     return map.remove(o)==PRESENT; }   /**  * 清空  */ public void clear() {     map.clear(); }   /**  * 可分割迭代器，主要用于多线程并行迭代处理使用的  */ public Spliterator<E> spliterator() {     return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0); }

     

      以上的其他操作元素的方法中，会发现都是调用HashMap的方法，所以底层就是HashMap，如迭代器就是调用HashMap.key.iterator，而这个就是在AbstractMap源码解读时所提到的keySet()方法内定义的迭代器，进而也可以推断出HashSet就是数组+单链表/红黑树。

      注：在Set接口中也没有发现有get()方法，在HashSet也发现没有get()方法，但是有迭代方法，这说明了要访问Set元素，只能通过迭代器来遍历元素，不能随机访问，因为元素存储时就是hashCode计算位置。