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(Objectobj)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:
importjava.util.AbstractSet; importjava.util.Collection; importjava.util.HashMap; importjava.util.LinkedHashMap; importjava.util.Set; importjavax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator; publicclassHashSetextendsAbstractSet implementsSet ,Cloneable,java.io.Serializable { staticfinallongserialVersionUID=-5024744406713321676L; //底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。 privatetransientHashMap map; //定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value,将此对象定义为staticfinal。 privatestaticfinalObjectPRESENT=newObject(); //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。 publicHashSet(){ map=newHashMap (); } //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。 //@paramc其中的元素将存放在此set中的collection。 publicHashSet(Collectionc){ map=newHashMap (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。 //@paraminitialCapacity初始容量。 //@paramloadFactor加载因子。 publicHashSet(intinitialCapacity,floatloadFactor){ map=newHashMap (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。 //@paraminitialCapacity初始容量。 publicHashSet(intinitialCapacity){ map=newHashMap (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。 //@paraminitialCapacity初始容量。 //@paramloadFactor加载因子。 //@paramdummy标记。 HashSet(intinitialCapacity,floatloadFactor,booleandummy){ map=newLinkedHashMap (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staticfinal的Object对象标识。 //@return对此set中元素进行迭代的Iterator。 publicIterator iterator(){ returnmap.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)。 publicintsize(){ returnmap.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。 publicbooleanisEmpty(){ returnmap.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。 //@paramo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。 publicbooleancontains(Objecto){ returnmap.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。 //@parame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。 publicbooleanadd(Ee){ returnmap.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。 //@paramo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。 publicbooleanremove(Objecto){ returnmap.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。 publicvoidclear(){ 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。 publicObjectclone(){ try{ HashSet newSet=(HashSet )super.clone(); newSet.map=(HashMap )map.clone(); returnnewSet; }catch(CloneNotSupportedExceptione){ thrownewInternalError(); } } }
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