Java面试题之HashSet 的实现原理？

<>HashSet 的实现原理？

首先，我们需要知道它是Set的一个实现，所以保证了当中没有重复的元素。
一方面Set中最重要的一个操作就是查找。而且通常我们会选择

<>HashSet来实现，因为它专门对快速查找进行了优化。

HashSet使用的是散列函数，那么它当中的元素也就无序可寻。当中是允许元素为null的。

<>先对实现原理进行一个总结：

（1）基于HashMap实现的，默认构造函数是构建一个初始容量为16，负载因子为0.75 的HashMap。封装了一个 HashMap
对象来存储所有的集合元素，所有放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个
PRESENT，它是一个静态的 Object 对象。

（2）当我们试图把某个类的对象当成 HashMap的 key，或试图将这个类的对象放入 HashSet 中保存时，重写该类的equals(Object
obj)方法和 hashCode() 方法很重要，而且这两个方法的返回值必须保持一致：当该类的两个的 hashCode() 返回值相同时，它们通过
equals() 方法比较也应该返回 true。通常来说，所有参与计算 hashCode() 返回值的关键属性，都应该用于作为 equals() 比较的标准。

（3）HashSet的其他操作都是基于HashMap的。

<>在这，为大家讲解HashSet 的实现原理：

它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet
的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成， HashSet的源代码如下：
import java.util.AbstractSet; import java.util.Collection; import
java.util.HashMap; import java.util.LinkedHashMap; import java.util.Set; import
javax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator; 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(); } } }
谢谢，请大家批评指正！

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