java中HashSet的用法以及与HashMap的区别

在 Java 的集合框架中，HashSet 和 HashMap 是两个极为重要且常用的类，它们都基于哈希表数据结构实现，但在功能和使用方式上有着明显的区别与各自的特点。深入理解它们对于高效的 Java 编程至关重要。

HashSet 是 Set 接口的一个实现类，它主要用于存储不重复的元素集合。其底层基于 HashMap 来实现，实际上可以看作是一个简化版的 HashMap，只关注键而不关注值。

HashSet 利用元素的哈希码（hashCode）和 equals 方法来确保元素的唯一性。当添加一个元素时，先根据其哈希码确定在哈希表中的存储位置，如果该位置没有元素，则直接添加；如果已有元素，再通过 equals 方法比较是否相等，如果相等则认为是重复元素，不添加；如果不相等，则采用哈希冲突解决策略（如链地址法）将新元素添加到相应位置。HashSet 中的元素是无序的，即元素的存储顺序与添加顺序无关。这是因为哈希表的存储机制是基于元素的哈希码来确定位置，不同元素的哈希码计算结果可能导致它们在哈希表中的存储顺序是随机的。

HashSet实现了Set接口，是一个不允许有重复元素、无序的集合，不是线程安全的，用于存储对象，使用add()方法添加元素，示例如下：

import java.util.HashSet;

public class test1 {
    public static void main(String[] args) {
        //初始化HashSet的对象
        HashSet<String> testHashSet = new HashSet<>();
        //使用add()添加元素
        testHashSet.add("1");
        testHashSet.add("2");
        testHashSet.add("3");
        testHashSet.add("4");
        //重复元素不会被添加
        testHashSet.add("1");
        testHashSet.add("2");
        //输出
        System.out.println(testHashSet);
        System.out.println(testHashSet.size());
    }
}

输出：

[1, 2, 3, 4]
4

HashMap：

HashMap 是 Map 接口的实现类，用于存储键值对（key-value）形式的数据。它提供了快速的插入、删除和查找操作，是 Java 中处理关联数据的常用工具。

HashMap实现了Map接口，不允许有重复的键，但允许有重复的值，存储的是键值对，使用put()方法添加元素。

快速查找：HashMap 基于哈希表实现，通过键的哈希码快速定位到对应的存储位置，从而实现快速的查找操作。其时间复杂度在理想情况下接近 O (1)。

键的唯一性：与 HashSet 类似，HashMap 利用键的哈希码和 equals 方法来保证键的唯一性。不同的键如果哈希码相同，会通过哈希冲突解决机制来处理，如链地址法将键值对存储在同一个桶（bucket）中的链表或红黑树（Java 8 对哈希冲突严重的情况进行了优化，当链表长度超过一定阈值时会转换为红黑树）中。

允许 null 键和 null 值：HashMap 允许一个键为 null，并且可以有多个值为 null 的键值对。但需要注意，如果频繁使用 null 键可能会影响性能和代码的可读性。

HashSet 与 HashMap 的区别与联系

（一）区别

1. 存储结构

HashSet 只存储元素，相当于只关注 HashMap 中的键部分，不关心值。

HashMap 存储键值对，每个元素都由一个键和一个与之关联的值组成。

2. 功能侧重点

HashSet 主要用于检查元素的唯一性，适合在需要快速判断一个元素是否已经存在于集合中的场景，例如去除重复数据。

HashMap 主要用于通过键快速查找、更新和删除对应的值，适用于需要建立键与值之间映射关系的场景，如缓存数据、配置信息存储等。

3. 遍历方式

HashSet 遍历只涉及元素本身。

HashMap 遍历可以分别遍历键、值或者键值对，根据具体需求选择不同的遍历方式。

（二）联系

HashSet 的底层实现依赖于 HashMap。在 HashSet 中，所有添加的元素实际上都被作为 HashMap 的键来存储，而值则是一个固定的虚拟值（在 Java 中通常是一个名为 PRESENT 的静态对象）。

它们都利用了哈希表的特性来实现高效的操作，都依赖于元素的哈希码和 equals 方法来处理元素的存储、查找和比较等操作。

在实际的 Java 编程中，根据具体的需求选择使用 HashSet 还是 HashMap 能够显著提高程序的性能和代码的简洁性。如果只是单纯地需要处理不重复的元素集合，HashSet 是一个很好的选择；而如果需要建立键值映射关系并进行频繁的查找、更新等操作，则应优先考虑 HashMap。同时，理解它们的内部原理也有助于在面对复杂的数据处理场景时，能够更好地优化代码和解决可能出现的问题，例如处理哈希冲突、合理选择哈希函数等，从而提升整个 Java 应用程序的质量和效率。