Java 集合系列 16 HashSet
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Java 集合系列 07 List总结(LinkedList, ArrayList等使用场景和性能分析)
Java 集合系列 09 HashMap详细介绍(源码解析)和使用示例
Java 集合系列 10 Hashtable详细介绍(源码解析)和使用示例
Java 集合系列 11 hashmap 和 hashtable 的区别
概述
第1 部分 HashSet介绍
1.1 HashSet 简介
HashSet 是一个没有重复元素的集合。它是由HashMap实现的,不保证元素的顺序,而且HashSet允许使用 null 元素。
HashSet是非同步的。如果多个线程同时访问一个哈希 set,而其中至少一个线程修改了该 set,那么它必须 保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象,则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作,以防止对该 set 进行意外的不同步访问:
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
1.2 HashSet的构造函数
// 默认构造函数
public HashSet() // 带集合的构造函数
public HashSet(Collection<? extends E> c) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) // 指定HashSet初始容量的构造函数
public HashSet(int initialCapacity) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
1.3 HashSet的主要API
boolean add(E e)
如果此 set 中尚未包含指定元素,则添加指定元素。
void clear()
从此 set 中移除所有元素。
Object clone()
返回此 HashSet 实例的浅表副本:并没有复制这些元素本身。
boolean contains(Object o)
如果此 set 包含指定元素,则返回 true。
boolean isEmpty()
如果此 set 不包含任何元素,则返回 true。
Iterator<E> iterator()
返回对此 set 中元素进行迭代的迭代器。
boolean remove(Object o)
如果指定元素存在于此 set 中,则将其移除。
int size()
返回此 set 中的元素的数量(set 的容量)。
第2 部分 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。
第3 部分 源码分析
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的
private transient HashMap<E,Object> map; // PRESENT是向map中插入key-value对应的value
// 因为HashSet中只需要用到key,而HashMap是key-value键值对;
// 所以,向map中添加键值对时,键值对的值固定是PRESENT
private static final Object PRESENT = new Object(); // 默认构造函数
//default initial capacity (16) and load factor (0.75)
public HashSet() {
// 调用HashMap的默认构造函数,创建map
map = new HashMap<>();
} // 带集合的构造函数
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
// 创建map。
// 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16),从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢?
// 首先,说明(c.size()/.75f) + 1
// 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑,HashMap的加载因子是0.75。
// 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时,
// 就需要将HashMap的容量翻倍。
// 所以,(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。
// 接下来,说明为什么是 16 。
// HashMap的总的大小,必须是2的指数倍。若创建HashMap时,指定的大小不是2的指数倍;
// HashMap的构造函数中也会重新计算,找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。
// 所以,这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
// 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中
addAll(c);
} // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
} // 指定HashSet初始容量的构造函数
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<>(initialCapacity);
} /**
* Constructs a new, empty linked hash set. (This package private
* constructor is only used by LinkedHashSet.) The backing
* HashMap instance is a LinkedHashMap with the specified initial
* capacity and the specified load factor.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the hash map
* @param loadFactor the load factor of the hash map
* @param dummy ignored (distinguishes this
* constructor from other int, float constructor.)
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is less
* than zero, or if the load factor is nonpositive
*/
//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);
} // 返回HashSet的迭代器
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
} public int size() {
return map.size();
} public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
} public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
} // 将元素(e)添加到HashSet中
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
} // 删除HashSet中的元素(o)
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
} public void clear() {
map.clear();
} // 克隆一个HashSet,并返回Object对象
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();
}
} // java.io.Serializable的写入函数
// 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”都写入到输出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject(); // Write out HashMap capacity and load factor
s.writeInt(map.capacity());
s.writeFloat(map.loadFactor()); // Write out size
s.writeInt(map.size()); // Write out all elements in the proper order.
for (E e : map.keySet())
s.writeObject(e);
} // java.io.Serializable的读取函数
// 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”依次读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject(); // Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap
int capacity = s.readInt();
float loadFactor = s.readFloat();
map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor)); // Read in size
int size = s.readInt(); // Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
E e = (E) s.readObject();
map.put(e, PRESENT);
}
}
}
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