一、簡介
HashSet是Java中常用的一個集合類，是Set接口的一個實現類，而Set接口繼承自Collection接口，所以HashSet是Collection的一個實現類。下面看一下HashSet底層代碼的實現：
- HashSet實現了由一個哈希表(實際上是一個HashMap實例)支持的Set接口。它不保證集合的迭代順序（無序），並且允許null元素；
- HashSet的實現不是同步的，如果在多線程環境下，多個線程訪問會出現線程不安全現象；(Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...))；防止意外對set的非同步訪問)；
二、源碼
- HashSet繼承自AbstractSet抽象類，並且實現了Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable接口；
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//....
}
- 屬性
//序列化ID
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
//底層通過hashMap實現
private transient HashMap<E,Object> map;
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
//用來填充底層數據結構HashMap中的value，因爲HashSet只用key存儲數據。
private static final Object PRESENT = new Object();
- 構造方法
//底層通過創建一個HashMap對象，並且使用默認初始容量16和默認負載因子0.75
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
//構造一個包含指定元素的新集合。
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
//判斷新集合的容量是否大於16，大於16返回新容量，否則直接返回16
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
//調用AbstractCollection.addAll()方法，然後再調用HashSet的add()方法把集合中的所有元素添加到了集合中。
addAll(c);
}
//AbstractCollection.java addAll()方法
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
boolean modified = false;
for (E e : c)
if (add(e))
modified = true;
return modified;
}
//AbstractCollection.java add()方法
//注意，不能直接調用AbstractCollection類的add()方法
public boolean add(E e) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//通過指定初始化容量和負載因子創建HashMap對象
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
//使用指定的初始容量和默認負載因子(0.75)創建HashMap
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
//構造一個新的空的LinkedHashMap，支持的HashMap實例是一個LinkedHashMap，它具有指定的初始容量和指定的負載因子。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
- iterator()
//返回一個迭代器。元素沒有特定的順序返回。
//實際上是返回hashmap的key鍵的集合
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
- size()
//hashSet的長度，實際是返回的是底層map的長度
public int size() {
return map.size();
}
- isEmpty()
//判斷hashset是否爲空，實際是判斷map是否爲空
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
- contains()
//如果該集合包含指定的元素，則返回true
public boolean contains(Object o) {
//因爲HashSet使用HashMap的鍵保存數據，所以直接判斷map中是否包含指定的key
return map.containsKey(o);
}
- add()
//如果指定的元素尚未出現，則將其添加到此集合。
public boolean add(E e) {
//底層仍然利用了HashMap鍵進行了元素的添加。
//HashMap的put()方法中，返回值是對應HashMap中鍵值對中的值，而值總是PRESENT,並且PRESENT一直是null
//所以，如果此集合尚未包含指定的元素，返回true
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
- remove()
//從集合中刪除指定的元素
public boolean remove(Object o) {
//map的remove()刪除之後返回對應的值，而hashset中值一直是PRESENT
//所以，如果集合包含指定的元素,返回true
return map.remove(o)==PRESENT;
}
- clear()
//從這個集合中移除所有的元素。這個集合在這個調用返回後將是空的
public void clear() {
map.clear();
}
- clone()
//返回這個HashSet實例的淺拷貝
public Object clone() {
try {
//調用Object的clone()方法
HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
//將底層的map也克隆，然後再賦值給newSet
newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
- writeObject()、readObject()
//將這個HashSet實例的狀態保存到一個流中(即序列化它)。
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
//寫出HashMap容量和負載因子
s.writeInt(map.capacity());
s.writeFloat(map.loadFactor());
// Write out size
//寫出大小
s.writeInt(map.size());
// Write out all elements in the proper order.
//按適當的順序寫出所有的元素。
for (E e : map.keySet())
s.writeObject(e);
}
//從流中重新構造HashSet實例(即反序列化它)。
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read capacity and verify non-negative.
//讀取容量並驗證非負
int capacity = s.readInt();
if (capacity < 0) {
throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +
capacity);
}
// Read load factor and verify positive and non NaN.
//讀取負載因子，驗證正非NaN。
float loadFactor = s.readFloat();
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
}
// Read size and verify non-negative.
//讀取大小並驗證非負。
int size = s.readInt();
if (size < 0) {
throw new InvalidObjectException("Illegal size: " +
size);
}
// Set the capacity according to the size and load factor ensuring that
// the HashMap is at least 25% full but clamping to maximum capacity.
//根據大小和負載因子設置容量，確保HashMap至少25%已滿，但保持最大容量。
capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),
HashMap.MAXIMUM_CAPACITY);
// Create backing HashMap
//創建HashMap
map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));
// Read in all elements in the proper order.
//按適當的順序讀取所有元素。
for (int i=0; i<size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
E e = (E) s.readObject();
//挨個放入map中
map.put(e, PRESENT);
}
}
- equals()
// 使用父類AbstractSet中的equals實現
public boolean equals(Object o) {
//判斷是否是當前對象
if (o == this)
return true;
//判斷是否是Set類型
if (!(o instanceof Set))
return false;
Collection<?> c = (Collection<?>) o;
//equals()的前提是長度必須相等
if (c.size() != size())
//如果長度不相等，返回false
return false;
try {
//調用AbstractCollection.java類中containsAll()方法
return containsAll(c);
} catch (ClassCastException unused) {
return false;
} catch (NullPointerException unused) {
return false;
}
}
//AbstractCollection.java containsAll()
public boolean containsAll(Collection<?> c) {
//循環遍歷集合
for (Object e : c)
//挨個判斷元素是否在集合中（與順序無關）
if (!contains(e))
return false;
return true;
}
//AbstractCollection.java contains()
public boolean contains(Object o) {
Iterator<E> it = iterator();
if (o==null) {
while (it.hasNext())
if (it.next()==null)
return true;
} else {
while (it.hasNext())
if (o.equals(it.next()))
return true;
}
return false;
}
