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Java集合：HashSet的源码分析

Java集合—HashSet的源码分析

一、  HashSet概述：

   HashSet实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。

二、  HashSet的实现：

   对于HashSet而言，它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet 的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成， 

HashSet的源代码如下：

1 public class HashSet<E>  
2    extends AbstractSet<E>  
3    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
4{  
5    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;  
6  
7    // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。  
8    private transient HashMap<E,Object> map;  
9      
10    // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。  
11    private static final Object PRESENT = new Object();  
12  
13    /** 
14     * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。 
15     *  
16     * 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。 
17     */  
18    public HashSet() {  
19    map = new HashMap<E,Object>();  
20    }  
21  
22    /** 
23     * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。 
24     * 
25     * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定 
26     * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。 
27     * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。 
28     */  
29    public HashSet(Collection<? extends E> c) {  
30    map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
31    addAll(c);  
32    }  
33  
34    /** 
35     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。 
36     * 
37     * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。 
38     * @param initialCapacity 初始容量。 
39     * @param loadFactor 加载因子。 
40     */  
41    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
42    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
43    }  
44  
45    /** 
46     * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。 
47     * 
48     * 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。 
49     * @param initialCapacity 初始容量。 
50     */  
51    public HashSet(int initialCapacity) {  
52    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);  
53    }  
54  
55    /** 
56     * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。 
57     * 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。 
58     * 
59     * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。 
60     * @param initialCapacity 初始容量。 
61     * @param loadFactor 加载因子。 
62     * @param dummy 标记。 
63     */  
64    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
65    map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
66    }  
67  
68    /** 
69     * 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。 
70     *  
71     * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。 
72     * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上， 
73     * value使用一个static final的Object对象标识。 
74     * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。 
75     */  
76    public Iterator<E> iterator() {  
77    return map.keySet().iterator();  
78    }  
79  
80    /** 
81     * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。 
82     * 
83     * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就得到该Set中元素的个数。 
84     * @return 此set中的元素的数量（set的容量）。 
85     */  
86    public int size() {  
87    return map.size();  
88    }  
89  
90    /** 
91     * 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
92     * 
93     * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。 
94     * @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
95     */  
96    public boolean isEmpty() {  
97    return map.isEmpty();  
98    }  
99  
100    /** 
101     * 如果此set包含指定元素，则返回true。 
102     * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e)) 
103     * 的e元素时，返回true。 
104     * 
105     * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。 
106     * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。 
107     * @return 如果此set包含指定元素，则返回true。 
108     */  
109    public boolean contains(Object o) {  
110    return map.containsKey(o);  
111    }  
112  
113    /** 
114     * 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。 
115     * 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 
116     * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。 
117     * 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。 
118     * 
119     * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。 
120     * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key 
121     * 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）， 
122     * 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， 
123     * 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， 
124     * 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。 
125     * @param e 将添加到此set中的元素。 
126     * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。 
127     */  
128    public boolean add(E e) {  
129    return map.put(e, PRESENT)==null;  
130    }  
131  
132    /** 
133     * 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。 
134     * 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， 
135     * 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true 
136     * （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）。 
137     * 
138     * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。 
139     * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。 
140     * @return 如果set包含指定元素，则返回true。 
141     */  
142    public boolean remove(Object o) {  
143    return map.remove(o)==PRESENT;  
144    }  
145  
146    /** 
147     * 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。 
148     * 
149     * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 
150     */  
151    public void clear() {  
152    map.clear();  
153    }  
154  
155    /** 
156     * 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。 
157     * 
158     * 底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本，并设置到  HashSet中。 
159     */  
160    public Object clone() {  
161        try {  
162            HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();  
163            newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();  
164            return newSet;  
165        } catch (CloneNotSupportedException e) {  
166            throw new InternalError();  
167        }  
168    }  
} 

三、 相关说明：

   对于HashSet中保存的对象，请注意正确重写其equals和hashCode方法，以保证放入的对象的唯一性。

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