HashSet的特点
- 无序性（存储元素无序）
- 唯一性（允许使用null）
- 本质上，HashSet底层是通过HashMap来保证唯一性
- HashSet没有提供
get()方法，同HashMap一样，因为Set内部是无序的，所以只能通过迭代的方式获得
HashSet的继承体系
HashSet源码分析
1. 属性(成员变量)
// HashSet内部使用HashMap来存储元素，因此本质上是HashMap private transient HashMap<E,Object> map; // 虚拟对象，用来作为value放到map中(在HashSet底层的HashMap中，key为要存储的元素，value统一为PRESENT) private static final Object PRESENT = new Object();
2. 构造方法
public HashSet() { map = new HashMap<>(); } public HashSet(Collection<? extends E> c) { map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); addAll(c); } public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<>(initialCapacity); } // 注意：这里未用public修饰，主要是给LinkedHashSet使用的 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }
构造方法都是调用HashMap对应的构造方法。最后一个构造方法有点特殊，它不是public的，意味着它只能被同一个包或者子类调用，这是LinkedHashSet专属的方法。
3. 成员方法
3.1 添加元素add(E e)
// HashSet添加元素的时候，直接调用的是HashMap中的put()方法， // 把元素本身作为key，把PRESENT作为value，也就是这个map中所有的value都是一样的。 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; }
3.2 删除元素remove(Object o)
// HashSet删除元素，直接调用HashMap的remove方法 public boolean remove(Object o) { // 注意：map的remove返回是删除元素的value，而Set的remov返回的是boolean类型 // 如果是null的话说明没有该元素，如果不是null肯定等于PRESENT return map.remove(o)==PRESENT; }
3.3 查找元素contains(Object o)
// Set中没有get()方法，不像List那样可以按index获取元素 public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); }
4. 完整代码
HashSet是基于HashMap的，所以其源码较少：
package java.util; import java.io.InvalidObjectException; import sun.misc.SharedSecrets; public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // 内部元素存储在HashMap中 private transient HashMap<E,Object> map; // 虚拟元素，用来存到map元素的value中的，没有实际意义 private static final Object PRESENT = new Object(); // 空构造方法 public HashSet() { map = new HashMap<>(); } // 把另一个集合的元素全都添加到当前Set中 // 注意，这里初始化map的时候是计算了它的初始容量的 public HashSet(Collection<? extends E> c) { map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); addAll(c); } // 指定初始容量和装载因子 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } // 只指定初始容量 public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<>(initialCapacity); } // LinkedHashSet专用的方法 // dummy是没有实际意义的, 只是为了跟上上面那个操持方法签名不同而已 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); } // 迭代器 public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator(); } // 元素个数 public int size() { return map.size(); } // 检查是否为空 public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } // 检查是否包含某个元素 public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } // 添加元素 public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } // 删除元素 public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } // 清空所有元素 public void clear() { map.clear(); } // 克隆方法 @SuppressWarnings("unchecked") 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(e); } } // 序列化写出方法 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException { // 写出非static非transient属性 s.defaultWriteObject(); // 写出map的容量和装载因子 s.writeInt(map.capacity()); s.writeFloat(map.loadFactor()); // 写出元素个数 s.writeInt(map.size()); // 遍历写出所有元素 for (E e : map.keySet()) s.writeObject(e); } // 序列化读入方法 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { // 读入非static非transient属性 s.defaultReadObject(); // 读入容量, 并检查不能小于0 int capacity = s.readInt(); if (capacity < 0) { throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " + capacity); } // 读入装载因子, 并检查不能小于等于0或者是NaN(Not a Number) // java.lang.Float.NaN = 0.0f / 0.0f; float loadFactor = s.readFloat(); if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) { throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " + loadFactor); } // 读入元素个数并检查不能小于0 int size = s.readInt(); if (size < 0) { throw new InvalidObjectException("Illegal size: " + size); } // 根据元素个数重新设置容量 // 这是为了保证map有足够的容量容纳所有元素, 防止无意义的扩容 capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f), HashMap.MAXIMUM_CAPACITY); // 再次检查某些东西, 不重要的代码忽视掉 SharedSecrets.getJavaOISAccess() .checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity)); // 创建map, 检查是不是LinkedHashSet类型 map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ? new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) : new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor)); // 读入所有元素, 并放入map中 for (int i=0; i<size; i++) { @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) s.readObject(); map.put(e, PRESENT); } } // 可分割的迭代器, 主要用于多线程并行迭代处理时使用 public Spliterator<E> spliterator() { return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0); } }
总结
HashSet内部使用HashMap的key存储元素，以此来保证元素不重复；
HashSet是无序的，因为HashMap的key是无序的；
HashSet中允许有一个null元素，因为HashMap允许key为null；
HashSet是非线程安全的；
HashSet是没有get()方法的；
扩展：
当向HashMap中存储n个元素时，它的初始化容量应指定为：((n/0.75f) + 1)，如果这个值小于16，就直接使用16为容量。初始化时指定容量是为了减少扩容的次数，提高效率。
LinkedHashSet分析
package java.util; // LinkedHashSet继承自HashSet public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L; // 传入容量和装载因子 public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor, true); } // 只传入容量, 装载因子默认为0.75 public LinkedHashSet(int initialCapacity) { super(initialCapacity, .75f, true); } // 使用默认容量16, 默认装载因子0.75 public LinkedHashSet() { super(16, .75f, true); } // 将集合c中的所有元素添加到LinkedHashSet中 // 好奇怪, 这里计算容量的方式又变了 // HashSet中使用的是Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16) // 这一点有点不得其解, 是作者偷懒？ public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) { super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true); addAll(c); } // 可分割的迭代器, 主要用于多线程并行迭代处理时使用 @Override public Spliterator<E> spliterator() { return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.DISTINCT | Spliterator.ORDERED); } }
LinkedHashSet继承自HashSet，它的添加、删除、查询等方法都是直接用的HashSet的，唯一的不同就是它使用LinkedHashMap存储元素。
LinkedHashSet是有序的，它是按照插入的顺序排序的。
LinkedHashSet是不支持按访问顺序对元素排序的，只能按插入顺序排序。
因为，LinkedHashSet所有的构造方法都是调用HashSet的同一个构造方法，如下：
// HashSet的构造方法 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }
通过调用LinkedHashMap的构造方法初始化map，如下所示：
public LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor); accessOrder = false; }
可以看到，这里把accessOrder写死为false了。
所以，LinkedHashSet是不支持按访问顺序对元素排序的，只能按插入顺序排序。
