前面花了好几篇的篇幅把HashMap里里外外说了个遍，大家可能对于源码分析篇已经讳莫如深了。别慌别慌，这一篇来说说集合框架里最偷懒的一个家伙——HashSe，为什么说它是最偷懒的呢，先留个悬念，看完本文之后，你就会知道所言不假了。
本篇将从以下几点来进行介绍：
1.HashSet的特点和使用场景
2.HashSet的示例
3.HashSet的继承结构图
4.HashSet的源码解析
HashSet的特点和使用场景
HashSet是Set家族的一员，所以也具有着Set的全部性质，比如元素无序，元素不可重复，但HashSet也有它自己的一些特性，比如它的查找效率很高，跟HashMap的查找效率一样高（滑稽，看完源码分析你就知道为什么了），它的基本操作如，add/remove/contains/size等都只需要常量时间的开销，并且允许存在null值。
所以HashSet的一个很重要的应用就是去重，把一堆存在重复的数据往HashSet里一丢，里面的元素因为是不会存在重复的，所以再取出来的时候就已经是去重过的数据了，这样HashSet就像一个筛子，把数据筛选了一次。另外HashSet由于其查找效率很高，所以也用于数据的查找，比如将处理过的数据往里面一丢，处理下一个数据的时候先到HashSet中查找一次，如果存在则说明已经处理过，不存在则继续处理。
HashSet的示例
接下来，看一个HashSet的小栗子吧。
1 public class Test { 2 3 public static void main(String[] args){ 4 //nameList中可以存在重复元素，且顺序跟插入的顺序相同 5 List<String> nameList = new ArrayList<>(); 6 nameList.add("Alice"); 7 nameList.add("Frank"); 8 nameList.add("Charles"); 9 nameList.add("Emma");10 nameList.add("Jessie");11 nameList.add("Frank");12 System.out.println(nameList);13 14 //将列表里的元素插入到Set后，可以去除重复元素，但是没有顺序15 System.out.println("====add====");16 Set<String> nameSet = new HashSet<>();17 for (String name : nameList){18 nameSet.add(name);19 }20 System.out.println(nameSet);21 22 System.out.println("====contains====");23 System.out.println(nameSet.contains("Frank"));24 System.out.println(nameSet.contains("Bob"));25 26 System.out.println(nameSet.containsAll(nameList));27 28 System.out.println("====remove====");29 nameSet.remove("Frank");30 System.out.println(nameSet);31 32 nameSet.forEach(System.out::println);33 34 System.out.println("====Iterator====");35 Iterator iterator = nameSet.iterator();36 while (iterator.hasNext()){37 System.out.println(iterator.next());38 }39 40 }41 }
输出如下：
[Alice, Frank, Charles, Emma, Jessie, Frank]====add====[Charles, Alice, Jessie, Frank, Emma]====contains====truefalsetrue====remove====[Charles, Alice, Jessie, Emma] Charles Alice Jessie Emma====Iterator====Charles Alice Jessie Emma
HashSet的继承结构图
HashSet是继承自AbstractSet类的，同时实现了Set接口，Serializable接口，Cloneable接口，AbstractSet是Set的便利类，实现了Set接口的部分方法框架，AbstractSet里的方法其实很少，它继承自AbstractCollection类，同时实现了Set接口。
1 public abstract class AbstractSet<E> extends AbstractCollection<E> implements Set<E> { 2 3 protected AbstractSet() { 4 } 5 6 // 比较和哈希 7 8 /** 9 * 比较两个HashSet是否相等10 * 先比较是否是同一个引用，然后判断o是否实现了Set接口11 * 再比较它们的大小是否一致，最后判断是否包含了o中所有元素12 */13 public boolean equals(Object o) {14 if (o == this)15 return true;16 17 if (!(o instanceof Set))18 return false;19 Collection<?> c = (Collection<?>) o;20 if (c.size() != size())21 return false;22 try {23 return containsAll(c);24 } catch (ClassCastException unused) {25 return false;26 } catch (NullPointerException unused) {27 return false;28 }29 }30 31 /**32 * hashCode方法，计算所有元素的hashCode之和33 */34 public int hashCode() {35 int h = 0;36 Iterator<E> i = iterator();37 while (i.hasNext()) {38 E obj = i.next();39 if (obj != null)40 h += obj.hashCode();41 }42 return h;43 }44 45 /**46 * 移除所有在集合c中的元素47 * 如果c中元素个数小于该Set中的元素个数，则遍历c中的元素，使用Set中的remove方法进行移除。48 * 相反，如果c中的元素个数大于Set中的元素个数，则遍历该Set中的元素，如果存在于c中，则调用迭代器的remove方法进行移除。49 */50 public boolean removeAll(Collection<?> c) {51 Objects.requireNonNull(c);52 boolean modified = false;53 54 if (size() > c.size()) {55 for (Iterator<?> i = c.iterator(); i.hasNext(); )56 //这里其实用了一个很巧妙的位操作，只要remove有一次成功，则返回true，modified就会变成true，之后不管remove返回true还是false，与modified进行或操作的时候结果都是true，所以只要remove中有一次是成功的，modified变量就是true57 modified |= remove(i.next());58 } else {59 for (Iterator<?> i = iterator(); i.hasNext(); ) {60 if (c.contains(i.next())) {61 i.remove();62 modified = true;63 }64 }65 }66 return modified;67 }68 69 }
HashSet的源码解析
先来看看源码的结构：
相比HashMap是不是方法少了很多很多，也许你会好奇，HashSet是如何用将精华操作塞在这么少的方法中的，嗯，一起来看看它是怎样实现的吧：
public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator();
} public int size() { return map.size();
} public boolean isEmpty() { return map.isEmpty();
} public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o);
} public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null;
} public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT;
} public void clear() {
map.clear();
}
@SuppressWarnings("unchecked") 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(e);
}
}
看完你也许会觉得，WTF？？？主要方法全部是一行代码解决？？来看看这个map到底是何方神圣：
private transient HashMap<E,Object> map;
惊不惊喜，意不意外，HashSet其实就是里面放了一个HashMap实例，所有操作都是通过HashMap去完成的，至于它的元素不可重复特性，也是借助于HashMap的键值不可重复实现的。嗯，说它是最懒的容器类不过分吧。
再来看看它的几个构造函数：
1 /** 2 * 构造一个空的HashSet，其中的HashMap实例使用默认的初始容量（16）和默认的装载因子（0.75） 3 */ 4 public HashSet() { 5 map = new HashMap<>(); 6 } 7 8 /** 9 * 构建一个包含指定集合所有元素的HashSet，其中的HashMap实例使用默认的装载因子（0.75）和能够容纳下集合中所有元素的初始容量（别忘了，必须是2的幂次方）10 */11 public HashSet(Collection<? extends E> c) {12 map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));13 addAll(c);14 }15 16 /**17 * 构建一个空的HashSet，其中的HashMap实例使用指定的加载因子和初始容量18 */19 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {20 map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);21 }22 23 /**24 * 构建一个空的HashSet，其中的HashMap使用默认的加载因子和指定的容量大小25 */26 public HashSet(int initialCapacity) {27 map = new HashMap<>(initialCapacity);28 }29 30 /**31 * 构建一个空的LinkedHashSet，这是一个包私有的构造器，仅仅被LinkedHashSet使用，里面的HashMap是一个LinkedHashMap实例，使用指定的容量和装载因子32 * dummy是一个没有意义的参数，目的是为了跟上面的构造函数区分开来，如果没有这个参数，将不能进行有效重载33 */34 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {35 map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);36 }37 38
所以，其实可以灵活定制HashSet的大小和装载因子，只是一般情况下，使用默认的即可，除非知道里面要放的元素个数，并且数量比较大时，才需要进行指定容量，这样可以减少扩容次数。
再来看看剩下的几个函数：
/**
* 序列化 */
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 s.writeInt(map.capacity());
s.writeFloat(map.loadFactor()); // Write out size s.writeInt(map.size()); // Write out all elements in the proper order.
for (E e : map.keySet())
s.writeObject(e);
} /**
* 反序列化 */
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.
int capacity = s.readInt(); if (capacity < 0) { throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +
capacity);
} // Read load factor and verify positive and non NaN.
float loadFactor = s.readFloat(); if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) { throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
} // Read size and verify non-negative.
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.
capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),
HashMap.MAXIMUM_CAPACITY); // Constructing the backing map will lazily create an array when the first element is // added, so check it before construction. Call HashMap.tableSizeFor to compute the // actual allocation size. Check Map.Entry[].class since it's the nearest public type to // what is actually created.
SharedSecrets.getJavaOISAccess()
.checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity)); // Create backing 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.
for (int i=0; i<size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
E e = (E) s.readObject();
map.put(e, PRESENT);
}
} /**
* 可分割式迭代器 */
public Spliterator<E> spliterator() { return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0);
}
嗯，HashSet的介绍就这么多了，很简单吧。
之后还会继续将容器家族中常见的容器类进行源码解析，如LinkedList，LinkedHashMap，LinkedHashSet，TreeMap，TreeSet。嗯，所以预计关于容器类还有至少五篇文章，希望大家能耐心看下去，当然，如果对于源码解析实在没什么兴趣，也可以先跳过这一部分，先知道怎么用就好了。
之后还会努力更新，欢迎大家继续关注。
原文出处：https://www.cnblogs.com/mfrank/p/9364487.html
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