Java集合框架源码（二）——hashSet

注：本人的源码基于JDK1.8.0，JDK的版本可以在命令行模式下通过java -version命令查看。

在前面的博文（Java集合框架源码（一）——hashMap）中我们详细讲了HashMap的原理，对于HashSet而言，它是基于HashMap来实现的，底层采用HashMap来保存元素。

一、定义

 public class HashSet<E>
     extends AbstractSet<E>
     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  

HashSet继承AbstractSet类，实现Set、Cloneable、Serializable接口。其中AbstractSet提供 Set 接口的骨干实现，从而最大限度地减少了实现此接口所需的工作。Set接口是一种不包括重复元素的Collection，它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义。

       基本属性

 //基于HashMap实现，底层使用HashMap保存所有元素
  private transient HashMap<E,Object> map;  

  //定义一个Object对象作为HashMap的value
  private static final Object PRESENT = new Object();  

       构造函数

 /**
          * 默认构造函数
          * 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<>();
         }  

         /**
          * 构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set。
          */
         public HashSet(Collection<? extends E> c) {
             map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
             addAll(c);
         }  

         /**
          * 构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的加载因子
          */
         public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
             map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
         }  

         /**
          * 构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子（0.75）。
          */
         public HashSet(int initialCapacity) {
            map = new HashMap<>(initialCapacity);
         }  

         /**
          * 在API中我没有看到这个构造函数，今天看源码才发现（原来访问权限为包权限，不对外公开的）
          * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
          * dummy 为标识 该构造函数主要作用是对LinkedHashSet起到一个支持作用
          */
         HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
            map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
         }  

从构造函数中可以看出HashSet所有的构造都是构造出一个新的HashMap，其中最后一个构造函数，为包访问权限是不对外公开，仅仅只在使用LinkedHashSet时才会发生作用。

二、方法

既然HashSet是基于HashMap，那么对于HashSet而言，其方法的实现过程是非常简单的。

 public Iterator<E> iterator() {
         return map.keySet().iterator();
     }  

iterator()方法返回对此 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。底层调用HashMap的keySet返回所有的key，这点反应了HashSet中的所有元素都是保存在HashMap的key中，value则是使用的PRESENT对象，该对象为static final。

 public int size() {
         return map.size();
     }  

size()返回此 set 中的元素的数量（set 的容量）。底层调用HashMap的size方法，返回HashMap容器的大小。

 public boolean isEmpty() {
         return map.isEmpty();
     }  

isEmpty()，判断HashSet()集合是否为空，为空返回 true，否则返回false。

 public boolean contains(Object o) {
         return map.containsKey(o);
     }  

contains()，判断某个元素是否存在于HashSet()中，存在返回true，否则返回false。更加确切的讲应该是要满足这种关系才能返回true：(o==null ? e==null : o.equals(e))。底层调用containsKey判断HashMap的key值是否为空。

 public boolean add(E e) {
         return map.put(e, PRESENT)==null;
     }  

add()如果此 set 中尚未包含指定元素，则添加指定元素。如果此Set没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 的e2时，则将e2添加到Set中，否则不添加且返回false。由于底层使用HashMap的put方法将key = e，value=PRESENT构建成key-value键值对，当此e存在于HashMap的key中，则value将会覆盖原有value，但是key保持不变，所以如果将一个已经存在的e元素添加中HashSet中，新添加的元素是不会保存到HashMap中，所以这就满足了HashSet中元素不会重复的特性。

 public boolean remove(Object o) {
         return map.remove(o)==PRESENT;
     } 

remove如果指定元素存在于此 set 中，则将其移除。底层使用HashMap的remove方法删除指定的Entry。

 public void clear() {
         map.clear();
     }  

clear从此 set 中移除所有元素。底层调用HashMap的clear方法清除所有的Entry。

 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();
         }
     }  

clone返回此 HashSet 实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。