Java集合---HashSet的源码分析

最新推荐文章于 2025-09-09 08:37:13 发布

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文章标签： java python

原文链接：https://my.oschina.net/pingan1314/blog/692908

本文深入探讨了HashSet的工作原理，包括其实现细节、构造方法、关键操作如add和remove的内部机制。此外，还强调了为了保证对象唯一性，需要正确重写equals和hashCode方法的重要性。

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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： public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

// 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。  
private transient HashMap<E,Object> 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 = new Object();  

/** 
* 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<E,Object>();  
}  

/** 
* 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<? extends E> c) {  
map = new HashMap<E,Object>(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, float loadFactor) {  
map = new HashMap<E,Object>(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<E,Object>(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, float loadFactor, boolean dummy) {  
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
}  

/** 
	* 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static final的Object对象标识。 
	* @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。 
	*/  
public Iterator<E> iterator() {  
return map.keySet().iterator();  
}  

/** 
	* 返回此set中的元素的数量（set的容量）。 
* 
* 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。 
* @return 此set中的元素的数量（set的容量）。 
*/  
public int size() {  
return map.size();  
}  

/** 
* 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
* 
* 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。 
* @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。 
*/  
public boolean isEmpty() {  
return map.isEmpty();  
}

/**

如果此set包含指定元素，则返回true。
更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))
的e元素时，返回true。
底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。
@param o 在此set中的存在已得到测试的元素。
@return 如果此set包含指定元素，则返回true。 */
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}

/**

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;
}

/*** *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;
  }
/**
- 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。
- 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 */
  public void clear() {
  map.clear();
  }
/**
- 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。
- 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。 */
  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();
  }
  }
  }