Java面試題之HashSet的實(shí)現(xiàn)原理
HashSet 的實(shí)現(xiàn)原理?
首先,我們需要知道它是Set的一個(gè)實(shí)現(xiàn),所以保證了當(dāng)中沒有重復(fù)的元素。
一方面Set中最重要的一個(gè)操作就是查找。而且通常我們會(huì)選擇
HashSet來(lái)實(shí)現(xiàn),因?yàn)樗鼘iT對(duì)快速查找進(jìn)行了優(yōu)化。
HashSet使用的是散列函數(shù),那么它當(dāng)中的元素也就無(wú)序可尋。當(dāng)中是允許元素為null的。
先對(duì)實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行一個(gè)總結(jié):
(1)基于HashMap實(shí)現(xiàn)的,默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)是構(gòu)建一個(gè)初始容量為16,負(fù)載因子為0.75 的HashMap。封裝了一個(gè) HashMap 對(duì)象來(lái)存儲(chǔ)所有的集合元素,所有放入 HashSet 中的集合元素實(shí)際上由 HashMap 的 key 來(lái)保存,而 HashMap 的 value 則存儲(chǔ)了一個(gè) PRESENT,它是一個(gè)靜態(tài)的 Object 對(duì)象。
(2)當(dāng)我們?cè)噲D把某個(gè)類的對(duì)象當(dāng)成 HashMap的 key,或試圖將這個(gè)類的對(duì)象放入 HashSet 中保存時(shí),重寫該類的equals(Object obj)方法和 hashCode() 方法很重要,而且這兩個(gè)方法的返回值必須保持一致:當(dāng)該類的兩個(gè)的 hashCode() 返回值相同時(shí),它們通過(guò) equals() 方法比較也應(yīng)該返回 true。通常來(lái)說(shuō),所有參與計(jì)算 hashCode() 返回值的關(guān)鍵屬性,都應(yīng)該用于作為 equals() 比較的標(biāo)準(zhǔn)。
(3)HashSet的其他操作都是基于HashMap的。
在這,為大家講解HashSet 的實(shí)現(xiàn)原理:
它是基于HashMap實(shí)現(xiàn)的,HashSet底層使用HashMap來(lái)保存所有元素,因此HashSet 的實(shí)現(xiàn)比較簡(jiǎn)單,相關(guān)HashSet的操作,基本上都是直接調(diào)用底層HashMap的相關(guān)方法來(lái)完成, HashSet的源代碼如下:
import java.util.AbstractSet;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Set;
import javax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator;
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// 底層使用HashMap來(lái)保存HashSet中所有元素。
private transient HashMap<E,Object> map;
// 定義一個(gè)虛擬的Object對(duì)象作為HashMap的value,將此對(duì)象定義為static final。
private static final Object PRESENT = new Object();
// 默認(rèn)的無(wú)參構(gòu)造器,構(gòu)造一個(gè)空的HashSet。
//
// 實(shí)際底層會(huì)初始化一個(gè)空的HashMap,并使用默認(rèn)初始容量為16和加載因子0.75。
public HashSet() {
map = new HashMap<E,Object>();
}
// 構(gòu)造一個(gè)包含指定collection中的元素的新set。
//
// 實(shí)際底層使用默認(rèn)的加載因子0.75和足以包含指定
// collection中所有元素的初始容量來(lái)創(chuàng)建一個(gè)HashMap。
// @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
// 以指定的initialCapacity和loadFactor構(gòu)造一個(gè)空的HashSet。
//
// 實(shí)際底層以相應(yīng)的參數(shù)構(gòu)造一個(gè)空的HashMap。
// @param initialCapacity 初始容量。
// @param loadFactor 加載因子。
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
// 以指定的initialCapacity構(gòu)造一個(gè)空的HashSet。
//
// 實(shí)際底層以相應(yīng)的參數(shù)及加載因子loadFactor為0.75構(gòu)造一個(gè)空的HashMap。
// @param initialCapacity 初始容量。
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
}
// 以指定的initialCapacity和loadFactor構(gòu)造一個(gè)新的空鏈接哈希集合。
// 此構(gòu)造函數(shù)為包訪問(wèn)權(quán)限,不對(duì)外公開,實(shí)際只是是對(duì)LinkedHashSet的支持。
//
// 實(shí)際底層會(huì)以指定的參數(shù)構(gòu)造一個(gè)空LinkedHashMap實(shí)例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
// @param initialCapacity 初始容量。
// @param loadFactor 加載因子。
// @param dummy 標(biāo)記。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
// 返回對(duì)此set中元素進(jìn)行迭代的迭代器。返回元素的順序并不是特定的。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用底層HashMap的keySet來(lái)返回所有的key。
// 可見HashSet中的元素,只是存放在了底層HashMap的key上,
// value使用一個(gè)static final的Object對(duì)象標(biāo)識(shí)。
// @return 對(duì)此set中元素進(jìn)行迭代的Iterator。
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
// 返回此set中的元素的數(shù)量(set的容量)。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的size()方法返回Entry的數(shù)量,就得到該Set中元素的個(gè)數(shù)。
// @return 此set中的元素的數(shù)量(set的容量)。
public int size() {
return map.size();
}
// 如果此set不包含任何元素,則返回true。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否為空。
// @return 如果此set不包含任何元素,則返回true。
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
// 如果此set包含指定元素,則返回true。
// 更確切地講,當(dāng)且僅當(dāng)此set包含一個(gè)滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))
// 的e元素時(shí),返回true。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。
// @param o 在此set中的存在已得到測(cè)試的元素。
// @return 如果此set包含指定元素,則返回true。
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
// 如果此set中尚未包含指定元素,則添加指定元素。
// 更確切地講,如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
// 的元素e2,則向此set 添加指定的元素e。
// 如果此set已包含該元素,則該調(diào)用不更改set并返回false。
//
// 底層實(shí)際將將該元素作為key放入HashMap。
// 由于HashMap的put()方法添加key-value對(duì)時(shí),當(dāng)新放入HashMap的Entry中key
//與集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通過(guò)equals比較也返回true),
//新添加的Entry的value會(huì)將覆蓋原來(lái)Entry的value,但key不會(huì)有任何改變,
// 因此如果向HashSet中添加一個(gè)已經(jīng)存在的元素時(shí),新添加的集合元素將不會(huì)被放入HashMap中,
// 原來(lái)的元素也不會(huì)有任何改變,這也就滿足了Set中元素不重復(fù)的特性。
// @param e 將添加到此set中的元素。
// @return 如果此set尚未包含指定元素,則返回true。
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
// 如果指定元素存在于此set中,則將其移除。
// 更確切地講,如果此set包含一個(gè)滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e,
// 則將其移除。如果此set已包含該元素,則返回true
// (或者:如果此set因調(diào)用而發(fā)生更改,則返回true)。(一旦調(diào)用返回,則此set不再包含該元素)。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的remove方法刪除指定Entry。
// @param o 如果存在于此set中則需要將其移除的對(duì)象。
// @return 如果set包含指定元素,則返回true。
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
// 從此set中移除所有元素。此調(diào)用返回后,該set將為空。
//
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
public void clear() {
map.clear();
}
// 返回此HashSet實(shí)例的淺表副本:并沒有復(fù)制這些元素本身。
// 底層實(shí)際調(diào)用HashMap的clone()方法,獲取HashMap的淺表副本,并設(shè)置到HashSet中。
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();
}
}
}
謝謝,請(qǐng)大家批評(píng)指正!
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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