聊聊HashSet源码

今天聊一下HashSet源码，HashSet内部基本使用HashMap来实现，本博客将通过一下几个方向讲解。

HashSet的UML图

HashSet简介

HashSet数据结构

HashSet内部使用HashMap来实现，HashMap的key为要存储的元素，value为一个Object，大致数据结构如下：

public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
    private transient HashMap<E,Object> map;  
    private static final Object PRESENT = new Object();  
}

• serialVersionUID：常量，序列化所用的ID
• map：使用HashMap来保存HashSet中所有元素，并使用transient关键字修饰，防止被序列化，具体序列化过程，后面会有说到
• PRESENT：常量，默认为map的value值

HashSet构造函数

public HashSet(Collection<? extends E> c) {  
    map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
    addAll(c);  
}  

public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
}  

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
    map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
}

这里举例列举了三种构造函数

1. 第一种构造一个包含指定collection中的元素的新set，容器大小为collection大小的4/3倍，和16的最大值
2. 第二种传入初始容量和加载因子，构造一个空的HashSetLinkedHashMap，
3. 第三种传入初始容量、加载因子和标记，构造一个空的LinkedHashMap，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。

聊聊HashSet的主要方法实现

迭代器

public Iterator<E> iterator() {  
    return map.keySet().iterator();  
}

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。

增加元素

public boolean add(E e) {  
    return map.put(e, PRESENT)==null;  
}

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。

删除元素

public boolean remove(Object o) {  
    return map.remove(o)==PRESENT;  
}

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。底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。

对象拷贝

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();  
    }  
}

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，HashMap的clone()为浅拷贝，故HashSet的clone也是浅拷贝。

聊聊HashSet与HashMap的关系

从上面的源码可以看出来，HashSet与HashMap的关系不可谓不密切，以至于不敢相信上面的UML是对的。因此，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源码的实现比较简单，相关HashSet的操作，都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成。

特性小结

1. 从源码来看，HashSet无非是一个阉割版的HashMap，所以要想明白HashSet的实现原理，HashMap源码坑还是要跳的。
2. 对于HashSet中保存的对象，请注意正确重写其equals和hashCode方法，以保证放入的对象的唯一性。
3. Set是利用底层的Map对于重复的key不放入的特性来保证元素的不重复的。
4. HashSet没有提供get()方法，原因是同HashMap一样，Set内部是无序的，只能通过迭代的方式获得。参考文章
5. HashSet源码分析（基于JDK8）
6. 深入Java集合学习系列：HashSet的实现原理

作 者：haifeiWu、ChanghuiN

原文链接：https://cloud.tencent.com/developer/article/1333327

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