引出问题
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HashSet、Set、集合（Collection）三者有什么联系与区别？ - HashSet 怎么保证元素不重复？
- HashSet 能否添加null元素数据？
- HashSet 添加元素是有顺序的吗？
- HashSet 是线程安全的吗（即是同步的吗）？
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fail-fast(快速失败)是什么？ - 应用场景是什么？
简介
JAVA集合是指 存在 java.unil 包中的 Collection相关的类，包括 Collection 与 Map 相关的所有类。
本文的 HashSet 是 Set 的一种实现方式，底层主要使用 HashMap 来实现。
HashSet、Set、集合（Collection）三者有什么联系与区别?
先看下 HashSet 的类继承图。
由此可以看出：
- HashSet 是 Set 的一种实现方式，Set 又是 Collection 的一种实现。
- HashSet 继承了 AbstractSet 类，AbstractSet 是 Set 的默认实现， 接口同时继承了 AbstractCollection 类。
源码分析
先来一张 HashSet 的方法图：
这里我们主要分析 add 、remove 、contains 、clear、contains、size、isEmpty 几个方法。
- 属性
通过看源码发现有一个 私有的 map 属性和一个 Object 的静态常量：
/** 内部使用的 HashMap ，用来存放数据 */
private transient HashMap map;
/** 虚拟对象，用来作为 map 的 value 元素 */
private static final Object PRESENT = new Object();
这里的 map属性 是做为 hashSet 的内部元素存储容器；PRESENT 用来 做为 map 元素的value 值。
- 构造函数
共有四个构造函数：
- 无参数
public HashSet() {
/*** 内部初始化 map 容器 */
map = new HashMap<>();
}
2.参数为 一个 Collection 的 集合
public HashSet(Collection c) {
/*** 内部初始化 map 容器 */
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
/** 把传进来的 集合 添加 到 HashSet 集合中 */
addAll(c);
}
- 参数为 initialCapacity（初始化大小），loadFactor （填充因子 ）
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
/*** initialCapacity 初始化大小 ， loadFactor 填充因子 */
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
- 参数为 initialCapacity（初始化大小）
public HashSet(int initialCapacity) {
/*** initialCapacity 初始化大小 */
map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
- 还有个 非 public 的构造函。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
这个 方法有点特殊,不是 public 的，意味它只能被同一个包或者子类调用。在这里主要是给LinkHashSet 使用的。
构造 方法都是调用 HashMap 对应的构造方法 ， 来初始化 map属性。
- add (添加元素)
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
内部直接调用 HaskMap 的 put 方法，把元素的本身作为 key ， 用 PRESENT 作为 value值，换句话说 就是在 map中的所有value 都是一样了。
- remove （删除元素）
/*** 返回值为 boolean 值 */
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
举例 1：错误的删除，会抛出 ConcurrentModificationException 异常 ， 具体 分析 请看下文 fail-fast(快速失败) 板块
static final String DELETE_KEY = "aa";
public static void main(String[] args) {
final Set all = new HashSet<>();
all.add("bb");
all.add("cc");\
all.add("aa");
all.add("111");
for (String s : all) {
if(DELETE_KEY.equals(s)){
// 这里会报错
all.remove(DELETE_KEY);
}
}
}
举例 2：正确的删除
final Set all = new HashSet<>();
/** 添加元素 */
all.add("aa");
all.add("bb");
all.add("cc");
all.add("111");
all.add("222");
all.add("333");
all.add("test");
/** 遍历删除元素，利用 iterator 删除 */
Iterator iter= all.iterator();
while (iter.hasNext()){
if("aa".equals(iter.next())){
iter.remove();
}
}
内部直接调用 HaskMap 的 remove 方法，将返回值与 PRESENT做相等运算。这里返回的是 boolean 值。注意 HaskMap 的 remove 返回的是删除元素的value值.
- contains （查询元素）
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
内部直接调用 HaskMap 的 containsKey方法，判断是否存在 与之相等 key 值.
这里要特别提示一下 ， Set 集合中 是没有 get() 方法的哦！因为感觉 get 好像没有多大的意义，不能 向 List 集合 那样 用 下标（index）来访问元素。
- clear（删除所有元素）
public void clear() {
map.clear();
}
内部直接调用 HaskMap 的 clear方法。
- size (获取元素个数)
public int size() {
return map.size();
}
内部直接调用 HaskMap 的 size方法。
- isEmpty （判断是否包含任何元素）
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
内部直接调用 HaskMap 的 isEmpty方法。
- spliterator （遍历元素）
public Spliterator spliterator() {
return new HashMap.KeySpliterator(map, 0, -1, 0, 0);
}
可分隔的迭代器，主要用于多线程下迭代处理元素使用。
fail-fast(快速失败)
- 概念：
是JAVA集合中的一种错误机制。当我们使用 迭代器 迭代元素时，发现集合中有修改元素的情况，则快速做出效应，立即抛出 ConcurrentModificationException 异常。这种修改操作可能是其他线程在修改，也有可能是当前的线程自已修改导致的（例如：在 迭代过程中 调用 remove 方法等）。
直接附上代码：
static final String DELETE_KEY = "aa";
public static void main(String[] args) {
final Set all = new HashSet<>();
all.add("aa");
all.add("bb");
all.add("cc");
all.add("111");
all.add("222");
all.add("333");
for (String s : all) {
if(DELETE_KEY.equals(s)){
// 这里会报错
all.remove(DELETE_KEY);
}
}
}
结果：
注意：
并不是所有的 JAVA 集合容器都有 fail-fast 这个机制，如: ConcurrentHashMap 等 就是没得。实现原理
查看 HashMap 源码 （因为内部使用 HashMap 来存储数据）可以得出，有一个 属性
/**
* 被修改的次数
*
* The number of times this HashMap has been structurally modified
* Structural modifications are those that change the number of mappings in
* the HashMap or otherwise modify its internal structure (e.g.,
* rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of
* the HashMap fail-fast. (See ConcurrentModificationException).
*/
transient int modCount;
每次对 集合容器中的元素先进性修改时，这个 值 都会加 1，在遍历前记录这个属性到 expectedModCount 属性中，遍历中检查检查 expectedModCount 与 modCount 是否一致，如果不一致就说明 有修改线程修改的元素，则抛出 ConcurrentModificationException 异常。
回答问题
通过 查看源码知道 ， 在使用 HashSet 集合作为存储容器的时候，操作 HashSet 容器 在内部 都是 间接的操作 HashMap 。
- HashSet 怎么保证元素不重复？
回答：HashSet 内部使用 HashMap 来存储数据，key 为元素本身对象，value 都是一样值；HashMap 的 key 不能重复。
- HashSet 能否添加null元素数据？
回答：HashSet 只能允许有一个元素为 null 元素，因为 HashMap 的 key 允许为空。
- HashSet 添加元素是有顺序的吗？
回答：HashSet 是无顺序的，因为 HashMap 的 key 是无顺序。
- HashSet 是线程安全的吗（即是同步的吗）？
回答：HashSet 不是线程安全的，因为 HashMap 不是线程安全的。
- 应用场景是什么？
回答：HashSet 内部使用 HashMap 来存储数据，由于HashMap 的特性，可以用于以下环境中。
不要求线程安全性、元素之间不要求顺序、元素之间不重复、并且不能 通过 get 获取到的场景。