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中最重要的一個操作就是查找。而且通常我們會選擇
HashSet來實(shí)現(xiàn),因為它專門對快速查找進(jìn)行了優(yōu)化。
HashSet使用的是散列函數(shù),那么它當(dāng)中的元素也就無序可尋。當(dāng)中是允許元素為null的。
先對實(shí)現(xiàn)原理進(jìn)行一個總結(jié):
(1)基于HashMap實(shí)現(xiàn)的,默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)是構(gòu)建一個初始容量為16,負(fù)載因子為0.75 的HashMap。封裝了一個 HashMap 對象來存儲所有的集合元素,所有放入 HashSet 中的集合元素實(shí)際上由 HashMap 的 key 來保存,而 HashMap 的 value 則存儲了一個 PRESENT,它是一個靜態(tài)的 Object 對象。
(2)當(dāng)我們試圖把某個類的對象當(dāng)成 HashMap的 key,或試圖將這個類的對象放入 HashSet 中保存時,重寫該類的equals(Object obj)方法和 hashCode() 方法很重要,而且這兩個方法的返回值必須保持一致:當(dāng)該類的兩個的 hashCode() 返回值相同時,它們通過 equals() 方法比較也應(yīng)該返回 true。通常來說,所有參與計算 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來保存所有元素,因此HashSet 的實(shí)現(xiàn)比較簡單,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來保存HashSet中所有元素。 private transient HashMap<E,Object> map; // 定義一個虛擬的Object對象作為HashMap的value,將此對象定義為static final。 private static final Object PRESENT = new Object(); // 默認(rèn)的無參構(gòu)造器,構(gòu)造一個空的HashSet。 // // 實(shí)際底層會初始化一個空的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創(chuàng)建一個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)造一個空的HashSet。 // // 實(shí)際底層以相應(yīng)的參數(shù)構(gòu)造一個空的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)造一個新的空鏈接哈希集合。 // 此構(gòu)造函數(shù)為包訪問權(quán)限,不對外公開,實(shí)際只是是對LinkedHashSet的支持。 // // 實(shí)際底層會以指定的參數(shù)構(gòu)造一個空LinkedHashMap實(shí)例來實(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static final的Object對象標(biāo)識。 // @return 對此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包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e)) // 的e元素時,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對時,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equals比較也返回true), //新添加的Entry的value會將覆蓋原來Entry的value,但key不會有任何改變, // 因此如果向HashSet中添加一個已經(jīng)存在的元素時,新添加的集合元素將不會被放入HashMap中, // 原來的元素也不會有任何改變,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,請大家批評指正!
以上就是本文的全部內(nèi)容,希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持我們。
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欄 目:Java
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