Java学习笔记（33）——Java集合05之HashSet
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。
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()
二、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。
三、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。
四、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