深入理解HashSet(底层是HashMap)

https://blog.csdn.net/HD243608836/article/details/80214413

首先是有一个悲伤的故事

讲道理，这是面试时遇到的第一个卡壳以至于转移面试官注意力的地方（……），还好之前有被人指点一下加确实已经仔细研究过HashMap，才不至于无法补救

其次我TM惊呆了

本想着回来以后好好看看HashSet的底层实现，结果打开源码一看的我惊呆了 

wocao怎么这么刺眼呢？你是set啊，你是Collection的子类啊，你叔叔才是Map啊， 
 
你这样我心好痛啊 
 
冷静下来我仔细一想，Set不能有重复的元素，HashMap不允许有重复的键，又是一口老血，当时也没想到也没敢去这么想

转一下dalao的博客

于是接着去看网上的dalao的博客，发现了这一篇私自转载dalao博文侵删

HashSet概述和实现

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。 
在HashSet中，元素都存到HashMap键值对的Key上面，而Value时有一个统一的值private static final Object PRESENT = new Object();，(定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value，将此对象定义为static final。)

HashSet插入

当有新值加入时，底层的HashMap会判断Key值是否存在（HashMap细节请移步深入理解HashMap），如果不存在，则插入新值，同时这个插入的细节会依照HashMap插入细节；如果存在就不插入

删除

同HashMap删除原理

源码分析

盗（xue）用（xi）一下dalao 的分析代码，侵权请告之，立马删除

public class HashSet<E>  




    extends AbstractSet<E>  




    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  




{  



    static final long serialVersionUID = -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<? 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(int initialCapacity, float loadFactor) {  



    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(int initialCapacity) {  



    map = new HashMap<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(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  



    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static final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。 




     * @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 new InternalError();  



        }  



    }  



}  

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注意

• 说白了，HashSet就是限制了功能的HashMap，所以了解HashMap的实现原理，这个HashSet自然就通
• 对于HashSet中保存的对象，主要要正确重写equals方法和hashCode方法，以保证放入Set对象的唯一性
• 虽说是Set是对于重复的元素不放入，倒不如直接说是底层的Map直接把原值替代了（这个Set的put方法的返回值真有意思）
• HashSet没有提供get()方法，愿意是同HashMap一样，Set内部是无序的，只能通过迭代的方式获得

说起来你可能不信

本来是打算分开写集合框架的底层分析的，直到我发现，LinkedHashSet是继承自HashSet，底层实现是LinkedHashMap。并且其初始化时直接super(......)，瞬间我就觉得，Set写在一起得了

LinkedHashSet

同HashSet相比并没有实现新的功能（新的方法），只不过把HashSet中预留的构造方法启用了，因而可以实现有序插入，而这个具体的实现要去看LinkedHashMap了，我们使用时是不需要再可以去设置参数的，直接拿来用即可。

    /**




     * 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;

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查看了LinkedHashMap的构造方法后，发现其因为继承自HashMap，所以其底层实现也是HashMap!!!（呵呵，我已经发现了……怪不得还是得主要研究HashMap啊），然后发现了LinkedHashMap调用父类构造方法初始化时，还顺便设置了变量accessOrder = false，看上面得源码可以知道，这是给了迭代器一个参数，false代表迭代时使用插入得顺序（追根溯源了，真爽）

偶然发现

查看源码时，我发现了一个奇怪的重写的方法：public Spliterator<E> spliterator()，查了查资料发现叫做可分割迭代器，这个接口是为了并行遍历数据源中的元素而设计的迭代器，为了更好的发挥多核CPU的能力。 
其实这样我想起了要去关注一下集合框架中的并发安全了。

TreeSet

根据Set的这个尿性，我先猜测一波，TreeSet的底层实现是TreeMap（而且我在猜TreeMap的底层实现借助了HashMap）。一看源码，哎呦我去，还真是（呵呵，到底谁才是你爹…..心疼一波Collection,Map又不继承Collection接口）

    public TreeSet() {



        this(new TreeMap<E,Object>());



    }

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TreeSet特点与实现机制

TreeSet中存放的元素是有序的（不是插入时的顺序，是有按关键字大小排序的），且元素不能重复。 
而如何实现有序存储，就需要有一个比较器，其实说起来，TreeSet更受关注的是不重复且有序，这个有序就需要有一个compare的过程，因此会需要参数实现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));



    }

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所以说

所以说使用Set需要注意的还是根据自己的需求选取正确的存储结构即可，而因为并没有get()方法给你使用，所以还是要用迭代器来获取想要的元素，然后本次Set深入分析到此结束，我要去再开一坑研究TreeMap了（滑稽）

小总结

经历这么一次滑稽的经历，看来真的有必要把几个常用的集合框架的底层实现都看一遍，以免再次搞出这样的尴尬（手动滑稽） 
其实深入到这个程度我觉得常用的集合除了List的家族还有Queue，其实都可以规约为深入理解HashMap，来，就是这个节奏。走起。