首先是有一個悲傷的故事
講道理,這是面試時遇到的第一個卡殼以至於轉移面試官注意力的地方(……),還好之前有被人指點一下加確實已經仔細研究過HashMap,才不至於無法補救
其次我TM驚呆了
本想着回來以後好好看看HashSet的底層實現,結果打開源碼一看的我驚呆了
wocao怎麼這麼刺眼呢?你是set啊,你是Collection的子類啊,你叔叔纔是Map啊,
你這樣我心好痛啊
冷靜下來我仔細一想,Set不能有重複的元素,HashMap不允許有重複的鍵,又是一口老血,當時也沒想到也沒敢去這麼想
轉一下dalao的博客
於是接着去看網上的dalao的博客,發現了這一篇私自轉載dalao博文侵刪
HashSet概述和實現
HashSet實現Set接口,由哈希表(實際上是一個HashMap實例)支持。它不保證set 的迭代順序;特別是它不保證該順序恆久不變,此類允許使用null元素。
在HashSet中,元素都存到HashMap鍵值對的Key上面,而Value時有一個統一的值private static final Object PRESENT = new Object();
,
HashSet插入
當有新值加入時,底層的HashMap會判斷Key值是否存在(HashMap細節請移步深入理解HashMap),如果不存在,則插入新值,同時這個插入的細節會依照HashMap插入細節;如果存在就不插入
刪除
同HashMap刪除原理
源碼分析
盜(xue)用(xi)一下dalao 的分析代碼,侵權請告之,立馬刪除
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// 底層使用HashMap來保存HashSet中所有元素。
private transient HashMap<E,Object> map;
// 定義一個虛擬的Object對象作爲HashMap的value,將此對象定義爲static final。
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* 默認的無參構造器,構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層會初始化一個空的HashMap,並使用默認初始容量爲16和加載因子0.75。
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<E,Object>();
}
/**
* 構造一個包含指定collection中的元素的新set。
*
* 實際底層使用默認的加載因子0.75和足以包含指定
* collection中所有元素的初始容量來創建一個HashMap。
* @param c 其中的元素將存放在此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構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層以相應的參數構造一個空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加載因子。
*/
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。
*
* 實際底層以相應的參數及加載因子loadFactor爲0.75構造一個空的HashMap。
* @param initialCapacity 初始容量。
*/
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空鏈接哈希集合。
* 此構造函數爲包訪問權限,不對外公開,實際只是是對LinkedHashSet的支持。
*
* 實際底層會以指定的參數構造一個空LinkedHashMap實例來實現。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加載因子。
* @param dummy 標記。
*/
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 返回對此set中元素進行迭代的迭代器。返回元素的順序並不是特定的。
*
* 底層實際調用底層HashMap的keySet來返回所有的key。
* 可見HashSet中的元素,只是存放在了底層HashMap的key上,
* value使用一個static final的Object對象標識。
* @return 對此set中元素進行迭代的Iterator。
*/
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
/**
* 返回此set中的元素的數量(set的容量)。
*
* 底層實際調用HashMap的size()方法返回Entry的數量,就得到該Set中元素的個數。
* @return 此set中的元素的數量(set的容量)。
*/
public int size() {
return map.size();
}
/**
* 如果此set不包含任何元素,則返回true。
*
* 底層實際調用HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否爲空。
* @return 如果此set不包含任何元素,則返回true。
*/
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
/**
* 如果此set包含指定元素,則返回true。
* 更確切地講,當且僅當此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))
* 的e元素時,返回true。
*
* 底層實際調用HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。
* @param o 在此set中的存在已得到測試的元素。
* @return 如果此set包含指定元素,則返回true。
*/
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
/**
* 如果此set中尚未包含指定元素,則添加指定元素。
* 更確切地講,如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
* 的元素e2,則向此set 添加指定的元素e。
* 如果此set已包含該元素,則該調用不更改set並返回false。
*
* 底層實際將將該元素作爲key放入HashMap。
* 由於HashMap的put()方法添加key-value對時,當新放入HashMap的Entry中key
* 與集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通過equals比較也返回true),
* 新添加的Entry的value會將覆蓋原來Entry的value,但key不會有任何改變,
* 因此如果向HashSet中添加一個已經存在的元素時,新添加的集合元素將不會被放入HashMap中,
* 原來的元素也不會有任何改變,這也就滿足了Set中元素不重複的特性。
* @param e 將添加到此set中的元素。
* @return 如果此set尚未包含指定元素,則返回true。
*/
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
/**
* 如果指定元素存在於此set中,則將其移除。
* 更確切地講,如果此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e,
* 則將其移除。如果此set已包含該元素,則返回true
* (或者:如果此set因調用而發生更改,則返回true)。(一旦調用返回,則此set不再包含該元素)。
*
* 底層實際調用HashMap的remove方法刪除指定Entry。
* @param o 如果存在於此set中則需要將其移除的對象。
* @return 如果set包含指定元素,則返回true。
*/
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
/**
* 從此set中移除所有元素。此調用返回後,該set將爲空。
*
* 底層實際調用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
*/
public void clear() {
map.clear();
}
/**
* 返回此HashSet實例的淺表副本:並沒有複製這些元素本身。
*
* 底層實際調用HashMap的clone()方法,獲取HashMap的淺表副本,並設置到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();
}
}
}
注意
- 說白了,HashSet就是限制了功能的HashMap,所以瞭解HashMap的實現原理,這個HashSet自然就通
- 對於HashSet中保存的對象,主要要正確重寫equals方法和hashCode方法,以保證放入Set對象的唯一性
- 雖說時Set是對於重複的元素不放入,倒不如直接說是底層的Map直接把原值替代了(這個Set的put方法的返回值真有意思)
- HashSet沒有提供get()方法,願意是同HashMap一樣,Set內部是無序的,只能通過迭代的方式獲得
說起來你可能不信
本來是打算分開寫集合框架的底層分析的,直到我發現,LinkedHashSet是繼承自HashSet,底層實現是LinkedHashMap。並且其初始化時直接super(......)
,瞬間我就覺得,Set寫在一起得了
LinkedHashSet
同HashSet相比並沒有實現新的功能(新的方法),只不過把HashSet中預留的構造方法啓用了,因而可以實現有序插入,而這個具體的實現要去看LinkedHashMap了,我們使用時是不需要再可以去設置參數的,直接拿來用即可。
/**
* The iteration ordering method for this linked hash map: <tt>true</tt>
* for access-order, <tt>false</tt> for insertion-order.
*
* @serial
*/
final boolean accessOrder;
查看了LinkedHashMap的構造方法後,發現其因爲繼承自HashMap,所以其底層實現也是HashMap!!!(呵呵,我已經發現了……怪不得還是得主要研究HashMap啊),然後發現了LinkedHashMap調用父類構造方法初始化時,還順便設置了變量accessOrder = false
,看上面得源碼可以知道,這是給了迭代器一個參數,false代表迭代時使用插入得順序(追根溯源了,真爽)
偶然發現
查看源碼時,我發現了一個奇怪的重寫的方法:public Spliterator<E> spliterator()
,查了查資料發現叫做可分割迭代器,這個接口是爲了並行遍歷數據源中的元素而設計的迭代器,爲了更好的發揮多核CPU的能力。
其實這樣我想起了要去關注一下集合框架中的併發安全了。
TreeSet
根據Set的這個尿性,我先猜測一波,TreeSet的底層實現是TreeMap(而且我在猜TreeMap的底層實現藉助了HashMap)。一看源碼,哎呦我去,還真是(呵呵,到底誰纔是你爹…..心疼一波Collection,Map又不繼承Collection接口)
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
TreeSet特點與實現機制
TreeSet中存放的元素是有序的(不是插入時的順序,是有按關鍵字大小排序的),且元素不能重複。
而如何實現有序存儲,就需要有一個比較器,其實說起來,TreeSet更受關注的是不重複且有序,這個有序就需要有一個compare的過程,因此會需要參數實現Comparable接口。
/**
* Constructs a new, empty tree set, sorted according to the specified
* comparator. All elements inserted into the set must be <i>mutually
* comparable</i> by the specified comparator: {@code comparator.compare(e1,
* e2)} must not throw a {@code ClassCastException} for any elements
* {@code e1} and {@code e2} in the set. If the user attempts to add
* an element to the set that violates this constraint, the
* {@code add} call will throw a {@code ClassCastException}.
*
* @param comparator the comparator that will be used to order this set.
* If {@code null}, the {@linkplain Comparable natural
* ordering} of the elements will be used.
*/
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
所以說
所以說使用Set需要注意的還是根據自己的需求選取正確的存儲結構即可,而因爲並沒有get()方法給你使用,所以還是要用迭代器來獲取想要的元素,然後本次Set深入分析到此結束,我要去再開一坑研究TreeMap了(滑稽)
小總結
經歷這麼一次滑稽的經歷,看來真的有必要把幾個常用的集合框架的底層實現都看一遍,以免再次搞出這樣的尷尬(手動滑稽)
其實深入到這個程度我覺得常用的集合除了List的家族還有Queue,其實都可以規約爲深入理解HashMap,來,就是這個節奏。走起。