java HashSet底层实现
Thinking in Java之Set接口、HashSet源码学习
文章主要讨论Set接口的设计、以及Set接口的一个实现类HashSet的设计细节。对于他们的思考，同样是基于源码学习的。
Set接口设计
通过阅读API和源码我们可以知道Java中的Set和数学行直观的“集”的概念是相同的。Set的最大特点也就是不允许在其中放入重复的元素。Set集合最多只能包含一个null元素。至于这种特点是如何实现的，我们先不考究。在其具体子类HashSet里我们在讨论之。广州java培训咨询QQ：707552864，544627560
Set接口源码解析
首先看看Set的源码吧。
[java] view plaincopy
package com.kiritor;
/**
Set源码研究*/
import java.util.Iterator;
public interface Set extends Collection {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator iterator();
Object[] toArray();
T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection c);
boolean addAll(Collection c);
boolean retainAll(Collection c);
boolean removeAll(Collection c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
可以看出的是Set继承至Collection，而且通过对比还可以知道的是，Set提供的方法和Colllection指定的方法是完全一样的。那么它的不重复是如何体现的呢?这里我们通过研究其具体实现类HashSet来说明。
HashSet类实现
同样的对于HashSet类的具体源码笔者就不贴出来了。这里我们只是简要的对其的方法做一些分析。首先看看HashSet类的头部吧。
对于序列化、Cloneable接口笔者就不细说了。这里HashSet继承AbstactSet这个中间抽象类，并且这个抽象类又继承至AbstractCollection。这里简要的说说自己的理解。在前一章对ArrayList的学习中，笔者并未就这方面给予解释。AbstractCollection其实更像是实现List，Set的共同的方法，而AbstactSet AbstactList更像是提供给Set、List各自特有方法的实现。
1、底层实现
通过其源码的观察可以知道的是HashSet的底层实现是基于HashMap的。它不保证Set的迭代顺序而且不保证该顺序永久不变。HashSet的实现较为的简单，其相关的操作都是通过直接调用底层HashMap的相关方法来完成。
[java] view plaincopy
// 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。
private transient HashMap map;
// 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。
private static final Object PRESENT = newObject();
2、构造方法
[java] view plaincopy
* 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。
* 实际底层会初始化一个空的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。
*
* 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定
* collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。
* @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。
*/
public HashSet(Collection c) {
map = new HashMap(Math.max((int)(c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。
*
* 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加载因子。
*/
public HashSet(int initialCapacity, floatloadFactor) {
map = new HashMap(initialCapacity,loadFactor);
}
/**
* 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。
*
* 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
*/
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap(initialCapacity);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
* 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。
*
* 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加载因子。
* @param dummy 标记。
*/
HashSet(int initialCapacity, floatloadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
3、存储元素
[java] view plaincopy
/**
* 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。
* 更确切地讲，如果此set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
* 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。
* 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。
*
* 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。
* 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key
* 与集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等，通过equals比较也返回true)，
* 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变，
* 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中，
* 原来的元素也不会有任何改变，这也就满足了Set中元素不重复的特性。
* @param e 将添加到此set中的元素。
* @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。
*/
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
4、读取、遍历元素
[java] view plaincopy
/**
* 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。
*
* 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。
* 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上，
* value使用一个staticfinal的Object对象标识。
* @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。
*/
public Iterator iterator() {
urn map.keySet().iterator();
}
5、删除元素
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/**
* 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。
* 更确切地讲，如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e，
* 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true
* (或者：如果此set因调用而发生更改，则返回true)。(一旦调用返回，则此set不再包含该元素)。
*
* 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。
* @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。
* @return 如果set包含指定元素，则返回true。
*/
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}