java -- HashSet
HashSet 是一个没有重复元素的集合。
优点
- 没有重复元素
- 元素可以为null
- 操作很简单,更像是对HashMap做了一次“封装”,而且只使用了HashMap的key来实现各种特性。
缺点
- 不能保证元素的顺序
- 非同步的,也就是会出现fail-fast
工作原理
根据源码,HashSet的底层是HashMap,其中利用的是Key,而Value会在内部new一个object。
源码如下:
package java.util; public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的 private transient HashMap<E,Object> map; // PRESENT是向map中插入key-value对应的value // 因为HashSet中只需要用到key,而HashMap是key-value键值对; // 所以,向map中添加键值对时,键值对的值固定是PRESENT private static final Object PRESENT = new Object(); // 默认构造函数 public HashSet() { // 调用HashMap的默认构造函数,创建map map = new HashMap<E,Object>(); } // 带集合的构造函数 public HashSet(Collection<? extends E> c) { // 创建map。 // 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16),从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢? // 首先,说明(c.size()/.75f) + 1 // 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑,HashMap的加载因子是0.75。 // 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时, // 就需要将HashMap的容量翻倍。 // 所以,(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。 // 接下来,说明为什么是 16 。 // HashMap的总的大小,必须是2的指数倍。若创建HashMap时,指定的大小不是2的指数倍; // HashMap的构造函数中也会重新计算,找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。 // 所以,这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。 map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); // 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中 addAll(c); } // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } // 指定HashSet初始容量的构造函数 public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } // 返回HashSet的迭代器 public Iterator<E> iterator() { // 实际上返回的是HashMap的“key集合的迭代器” 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); } // 将元素(e)添加到HashSet中 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } // 删除HashSet中的元素(o) public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } public void clear() { map.clear(); } // 克隆一个HashSet,并返回Object对象 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(); } } // java.io.Serializable的写入函数 // 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”都写入到输出流中 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 (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); ) s.writeObject(i.next()); } // java.io.Serializable的读取函数 // 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”依次读出 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { // Read in any hidden serialization magic s.defaultReadObject(); // Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap int capacity = s.readInt(); float loadFactor = s.readFloat(); map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ? new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) : new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor)); // Read in size int size = s.readInt(); // Read in all elements in the proper order. for (int i=0; i<size; i++) { E e = (E) s.readObject(); map.put(e, PRESENT); } } }
构造方法
// 默认构造函数 public HashSet() // 带集合的构造函数 public HashSet(Collection<? extends E> c) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) // 指定HashSet初始容量的构造函数 public HashSet(int initialCapacity) // 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
主要API
boolean add(E object) void clear() Object clone() boolean contains(Object object) boolean isEmpty() Iterator<E> iterator() boolean remove(Object object) int size()
遍历方式
通过Iterator遍历HashSet
- 根据iterator()获取HashSet的迭代器。
- 遍历迭代器获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象 for(Iterator iterator = set.iterator(); iterator.hasNext(); ) { iterator.next(); }
通过for-each遍历HashSet
- 根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。
- 遍历数组,获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象,并且set中元素是String类型 String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]); for (String str:arr) System.out.printf("for each : %s\n", str);
插入、修改、存储数据
无论是查询,存取,修改的速度都非常快。
调整容量
- 默认初始容量为16
- 加载因子为0.75:即当 元素个数 超过 容量长度的0.75倍 时,进行扩容
- 扩容增量:原容量的 1 倍
- 如 HashSet的容量为16,一次扩容后是容量为32
并发处理
因为是非线程安全的,所以在多线程情况下,还是会出现fail-fast。