Java设计模式——适配器模式的精妙应用：探秘 JDK 源码中的 Set 类

在 Java 编程的世界里，JDK 源码犹如一座神秘的宝藏，其中的 Set 类更是我们日常开发中频繁使用的利器。今天，就让我们像勇敢的探险家一样，深入 JDK 源码，揭开 Set 类的神秘面纱，重点剖析适配器模式在其中的巧妙应用，看看它是如何让 Set 类焕发出独特魅力的！

一、Set 类：常用数据结构的重要角色

在我们的编程之旅中，Set 类就像一个收纳有序的工具箱，它具有不允许存储重复元素的特性，这使得它在处理数据去重、集合运算等场景中发挥着至关重要的作用。无论是处理用户输入数据、管理系统配置项，还是在复杂算法中进行数据筛选，Set 类都能助我们一臂之力。但你是否曾好奇，Set 类是如何在底层实现元素唯一性判断的呢？

二、适配器模式：Set 类背后的隐藏力量

（一）类图中的秘密

当我们审视 JDK 源码中与 Set 类相关的类图时，会惊喜地发现一个经典设计模式的身影——适配器模式。就像一位神奇的魔法师，它将 Map 接口的对象巧妙地包装成了 Set 接口，实现了两种不同接口之间的无缝转换。

（二）HashSet：适配器模式的实例展示

底层结构：依赖 HashMap

在 HashSet 的源码中，我们发现它内部持有一个 transient 的 HashMap 实例：

private transient HashMap<E,Object> map;

// 用于与 HashMap 中元素关联的虚拟值

private static final Object PRESENT = new Object();

这个 HashMap 就是实现 Set 功能的关键“幕后英雄”。HashSet 巧妙地利用了 HashMap 的特性来实现自己的功能。

2. 添加元素：委托给 HashMap

当我们调用 HashSet 的 add 方法时，实际上是将元素作为 HashMap 的键，而那个固定的 PRESENT 对象作为值，存入了 HashMap 中：

public boolean add(E e) {

    return map.put(e, PRESENT)==null;

}

这样一来，通过 HashMap 键的唯一性，就轻松保证了 Set 中元素的唯一性。当我们向 HashSet 中添加元素时，就如同将物品放入一个经过特殊改造的 HashMap 容器中，它会自动帮我们去重。

3. 迭代器：获取 Map 的键迭代器

而当我们获取 HashSet 的迭代器时，它直接返回的是 HashMap 的键集合的迭代器：

public Iterator<E> iterator() {

    return map.keySet().iterator();

}

这使得我们在遍历 HashSet 时，实际上是在遍历 HashMap 的键，从而获取到 Set 中的所有元素。

（三）LinkedHashSet：类似的适配逻辑

LinkedHashSet 的实现也别具匠心。它在构造函数中调用了父类的构造函数，最终创建了一个 LinkedHashMap：

public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {

    super(initialCapacity, loadFactor, true);

}

// 其他构造函数类似，最终都会调用到父类构造函数创建 LinkedHashMap

其构造函数最终会调用到类似这样的父类构造函数：

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {

    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);

}

LinkedHashSet 利用 LinkedHashMap 的有序特性，不仅实现了元素的唯一性，还能保持元素插入的顺序，为我们提供了一种有序的 Set 实现。

（四）TreeSet：适配 NavigableMap

TreeSet 的实现同样依赖于适配器模式，它内部持有一个 transient 的 NavigableMap 实例：

private transient NavigableMap<E,Object> m;

private static final Object PRESENT = new Object();

TreeSet 通过将元素存储在 NavigableMap 中，并利用其排序功能，实现了对元素的有序存储和操作，为我们提供了一个有序且不重复的 Set 集合。

三、不仅仅是适配器模式：桥接模式的影子

有趣的是，在分析 JDK 源码中 Set 类的实现时，我们还能发现一些类似桥接模式的变形痕迹。虽然从本质上来说，这里的实现更符合适配器模式的定义，但这种相似性也让我们对设计模式的运用有了更深入的思考。它就像一座横跨在不同设计理念之间的桥梁，让我们看到了在实际编程中，设计模式之间可能存在的微妙联系和灵活转换。

四、总结与启示：源码学习的价值

通过深入剖析 JDK 源码中 Set 类对适配器模式的应用，我们不仅揭开了 Set 类高效实现元素唯一性判断和操作的神秘面纱，更深刻体会到了设计模式在优化代码结构、提高代码复用性和灵活性方面的巨大威力。这就像在黑暗中点亮了一盏明灯，为我们今后的编程实践指明了方向。

在日常编程中，我们不应仅仅满足于使用现成的类和接口，更应该像这样深入源码，学习大师们的设计思路和技巧。只有这样，我们才能不断提升自己的编程水平，打造出更加高效、健壮、优雅的软件系统。希望今天的探索能成为你编程之路上的宝贵财富，让我们一起在源码的海洋中继续畅游，发现更多的智慧结晶！

作者：代老师的编程课

出处：https://zthinker.com/

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