Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理

第1部分 HashSet介绍

HashSet 简介

HashSet 是一个没有重复元素的集合。

它是由HashMap实现的,不保证元素的顺序,而且HashSet允许使用 null 元素。

HashSet是非同步的。如果多个线程同时访问一个哈希 set,而其中至少一个线程修改了该 set,那么它必须 保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象,则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作,以防止对该 set 进行意外的不同步访问:
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。

HashSet的构造函数

// 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) 

HashSet的主要API

boolean   add(E object)
void   clear()
Object   clone()
boolean   contains(Object object)
boolean   isEmpty()
Iterator<E>  iterator()
boolean   remove(Object object)
int    size() 

第2部分 HashSet数据结构

HashSet的继承关系如下:

java.lang.Object
  java.util.AbstractCollection<E>
    java.util.AbstractSet<E>
     java.util.HashSet<E>
public class HashSet<E>
 extends AbstractSet<E>
 implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { } 

HashSet与Map关系如下图:

从图中可以看出:

(01) HashSet继承于AbstractSet,并且实现了Set接口。

(02) HashSet的本质是一个"没有重复元素"的集合,它是通过HashMap实现的。HashSet中含有一个"HashMap类型的成员变量"map,HashSet的操作函数,实际上都是通过map实现的。

第3部分 HashSet源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解HashSet的原理,下面对HashSet源码代码作出分析。

 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=; i<size; i++) {
    E e = (E) s.readObject();
    map.put(e, PRESENT);
   }
  }
 }

说明: HashSet的代码实际上非常简单,通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的,若对HashSet的理解有困难,建议先学习以下HashMap;学完HashMap之后,在学习HashSet就非常容易了。

第4部分 HashSet遍历方式

4.1 通过Iterator遍历HashSet

第一步:根据iterator()获取HashSet的迭代器。

第二步: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();
} 

4.2 通过for-each遍历HashSet

第一步:根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。

第二步: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);

HashSet的遍历测试程序如下:

 import java.util.Random;
 import java.util.Iterator;
 import java.util.HashSet;
 /*
 * @desc 介绍HashSet遍历方法
 *
 *
 */
 public class HashSetIteratorTest {
  public static void main(String[] args) {
   // 新建HashSet
   HashSet set = new HashSet();
   // 添加元素 到HashSet中
   for (int i=; i<; i++)
    set.add(""+i);
   // 通过Iterator遍历HashSet
   iteratorHashSet(set) ;
   // 通过for-each遍历HashSet
   foreachHashSet(set);
  }
  /*
  * 通过Iterator遍历HashSet。推荐方式
  */
  private static void iteratorHashSet(HashSet set) {
   for(Iterator iterator = set.iterator();
    iterator.hasNext(); ) {
    System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());
   }
  }
  /*
  * 通过for-each遍历HashSet。不推荐!此方法需要先将Set转换为数组
  */
  private static void foreachHashSet(HashSet set) {
   String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);
   for (String str:arr)
    System.out.printf("for each : %s\n", str);
  }
 }

运行结果:

iterator : 3
iterator : 2
iterator : 1
iterator : 0
iterator : 4
for each : 3
for each : 2
for each : 1
for each : 0
for each : 4 

第5部分 HashSet示例

下面我们通过实例学习如何使用HashSet

import java.util.Iterator;
 import java.util.HashSet;
 /*
 * @desc HashSet常用API的使用。
 *
 * @author skywang
 */
 public class HashSetTest {
  public static void main(String[] args) {
   // HashSet常用API
   testHashSetAPIs() ;
  }
  /*
  * HashSet除了iterator()和add()之外的其它常用API
  */
  private static void testHashSetAPIs() {
   // 新建HashSet
   HashSet set = new HashSet();
   // 将元素添加到Set中
   set.add("a");
   set.add("b");
   set.add("c");
   set.add("d");
   set.add("e");
   // 打印HashSet的实际大小
   System.out.printf("size : %d\n", set.size());
   // 判断HashSet是否包含某个值
   System.out.printf("HashSet contains a :%s\n", set.contains("a"));
   System.out.printf("HashSet contains g :%s\n", set.contains("g"));
   // 删除HashSet中的“e”
   set.remove("e");
   // 将Set转换为数组
   String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);
   for (String str:arr)
    System.out.printf("for each : %s\n", str);
   // 新建一个包含b、c、f的HashSet
   HashSet otherset = new HashSet();
   otherset.add("b");
   otherset.add("c");
   otherset.add("f");
   // 克隆一个removeset,内容和set一模一样
   HashSet removeset = (HashSet)set.clone();
   // 删除“removeset中,属于otherSet的元素”
   removeset.removeAll(otherset);
   // 打印removeset
   System.out.printf("removeset : %s\n", removeset);
   // 克隆一个retainset,内容和set一模一样
   HashSet retainset = (HashSet)set.clone();
   // 保留“retainset中,属于otherSet的元素”
   retainset.retainAll(otherset);
   // 打印retainset
   System.out.printf("retainset : %s\n", retainset);
   // 遍历HashSet
   for(Iterator iterator = set.iterator();
    iterator.hasNext(); )
    System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());
   // 清空HashSet
   set.clear();
   // 输出HashSet是否为空
   System.out.printf("%s\n", set.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty");
  }
 }

运行结果:

size : 5
HashSet contains a :true
HashSet contains g :false
for each : d
for each : b
for each : c
for each : a
removeset : [d, a]
retainset : [b, c]
iterator : d
iterator : b
iterator : c
iterator : a
set is empty

以上所述是小编给大家介绍的Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对我们网站的支持!

时间: 2017-05-07

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