HashSet
前言
HashSet是一个不可重复且元素无序的集合。内部使用HashMap实现。
我们可以从HashSet源码的类注释中获取到如下信息：
- 底层基于HashMap实现，所以迭代过程中不能保证和增加时的顺序相同。
- add，remove，contains，size等方法的耗时性能，是不会随着数据量的增加而增加的。在不考虑Hash冲突的情况下时间复杂度都是O(1)。
- 线程不安全的集合，如果在多线程的场景下建议使用
//Collections#synchronizedSetCollections.synchronizedSet方法
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
- 在迭代过程中，如果数据结构发生变化会抛出
ConcurrentModificationException异常。
组合HashMap
先看一下HashSet的类图
从上图中可以看出HashSet继承了AbstractSet并且实现了 Set，Cloneable,Serializable接口。
在Java中基于基类进行创新，有两种方法。
- 继承的方式。继承基类，重写基类的一些方法。
- 组合基础类，通过调用基础类的方法，来复用基础类的能力。
这里的HashSet使用的就是组合HashMap，优点如下：
- 继承表示父类是属于同一事物，而Set和Map本来表示的是两种不同的事物，所以继承关系不适用他，而且Java中的子类只能继承一个父类，后续难以扩展。
- 组合的话，更加灵活，可以任意的组合现有的基础类，并且可以在基础类的方法上进行扩展。且方法名可以自定义，无需和基础类保持一致。
在Java编程思想和 effective java中也建议多用组合少用继承。
以下是HashSet的组合实现：
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
//将HashMap组合起来，key是HashSet的key，value是下面的Object
private transient HashMap<E,Object> map;
// HashMap中的value
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* 构建一个新的，空的HashMap实例对象
* default initial capacity (16) and load factor (0.75).
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
/**
* 构造一个新集合类，负载因子时0.75，集合的容量由新的Collection决定
*/
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
//和16比大小，如果给定的集合大小小于16，那初始容量大小就是16，如果大于16，就按照指定集合的容量
//HashMap扩容阀值的计算公式：Map容量*0.75f。一旦达到阀值就会扩容，此处这样写使我们期望的大小比扩容阀值大1，就不会扩容
addAll(c);
}
/**
*构造一个新的空集合HashMap实例，可以指定初始容量和负载因子
* @param initialCapacity the initial capacity of the hash map
* @param loadFactor the load factor of the hash map
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is less
* than zero, or if the load factor is nonpositive
*/
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
*构造一个指定初始容量大小的HashMap，负载因子是默认的0.75
* @param initialCapacity the initial capacity of the hash table
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is less
* than zero
*/
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
/**
* 这个构造创建的对象是LinkedHashMap可以指定初始容量大小和负载因子
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the hash map
* @param loadFactor the load factor of the hash map
* @param dummy ignored (distinguishes this
* constructor from other int, float constructor.)
* @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is less
* than zero, or if the load factor is nonpositive
*/
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
常用方法
add
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
调用HashMap的put方法，PRESENT作为value放在HashMap中，如果key不存在返回null，锁着这里进行判断如果添加的key已经存在返回false，不存在代表添加成功返回true。
contains
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
调用map的containsKey方法，如果找到有key=o返回true，否则返回false。
remove
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
iterator
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
通过Map使用keySet返回一个key的Iterator对象
isEmpty
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
判断Set是不是为空，实际上是判断map中的size是不是为0
size
public int size() {
return map.size();
}
返回的是map中的元素个数
HashMap与HashSet的区别
HashMap实现了Map接口，HashSet实现了Set接口。
HashMap存储键值对，HashSet存储对象
HashMap调用put方法增加键值对，HashSet调用add方法添加对象（底层的实现还是map的put）
HashMap使用key计算对应的hashcode；
HashSet使用对象计算hashcode值，如果两个对象的hashcode相同，两者不一定相等；如果equals方法返回true则两个对象相等。
==与equals的相同和不同点
- ==判断的是两个变量或实例的地址（内存空间地址）；equals方法判断的是变量或实例所指向的地址的值是不是一样的。
- ==比较的是对象的引用，equals比较的是对象的值是否相同。
为什么要规定重写equals方法时需要重写hashCode？
- 如果两个对象相等，则hashCode也一定相等。
- 两个对象相等，equals方法返回true。
- 两个对象有相同的hashcode，但是也不一定相同，因此在重写equals方法时需要重写hashCode方法，这样可以避免当equals方法返回true的时候因为没有重写hashCode方法，而导致对象的hashCode不相同，这与前面所讲的是矛盾的。hashCode默认是对堆上的对象产生独特的值，如果没有重写那么这两个对象无论如何都不相等。
小结
- HashSet底层声明了一个HashMap，HashSet对他做了一层简单封装，操作HashSet的元素实际上是操作HashMap的元素。
- HashSet不保证存放元素的顺序，无序不可重复。
- HashSet允许值为null，且只有一个。
- 因为HashSet底层调用的是HashMap 方法，所以是线程不安全的。