深入Java集合：HashSet实现原理

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。

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>implementsSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{static final long serial VersionUID = -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<? extendsE> c) {map = newHashMap<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(intinitialCapacity, floatloadFactor) {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(intinitialCapacity) {map = newHashMap<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(intinitialCapacity, floatloadFactor, booleandummy) {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staticfinal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t rue），* 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H ashMap 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 newInternalError();}}
}