【java集合系列】---HashSet

我会带着你远行 2022-07-13 07:49 211阅读 0赞

在前面的博文中，小编主要简单介绍了java集合中的总体框架，以及list接口中典型的集合ArrayList和LinkedList，接着，我们来看set的部分集合，set集合和数学意义上的集合没有差别，作为集合，可以容纳多个元素，而且，集合里面没有重复的元素，Set集合是Collection的子集，Set集合与Collection基本相同，没有提供任何额外的方法，只是Set不允许包含重复的元素，今天这篇博文小编主要介绍Set集合中的HashSet，小编会通过简单的demo来介绍set集合的特点，以及equals和hashCode方法，最后看一下HashSet的底层源码以及与hashMap的对比\`(\*∩\_∩\*)′，请小伙伴们多多指教\`(\*∩\_∩\*)′。我们知道Set的集合是无序、不可重复的集合，首先，我们来看一下HashSet，HashSet是set集合中用的最多的，so，我们来看下面的一个小例子：

package j2se.demo;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest1 {
    	public static void main(String[] args) {
    			
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		set.add("a");
    		set.add("b");
    		set.add("c");
    		set.add("d");
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    
    }

运行如下所示：

![Image 1][]

通过这个例子我们可以看出来集合的第一个特点，无序，我们添加的时候，顺序是abcd，出来的时候是dbca，这是集合的第一个特点；我们再向集合里面添加一个a，如下所示：

package j2se.demo;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest1 {
    	public static void main(String[] args) {
    			
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		set.add("a");
    		set.add("b");
    		set.add("c");
    		set.add("d");
    		set.add("a");
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    
    }

运行效果如下所示：

![Image 1][]

我们来看一下，到底是谁没有添加进去呢？编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest1 {
    	public static void main(String[] args) {
    			
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		System.out.println(set.add("a"));
    		set.add("b");
    		set.add("c");
    		set.add("d");
    		System.out.println(set.add("a"));
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    
    }

运行如下所示：

![Image 1][]

通过上面的截图，我们知道，第一个元素加进去了，第二个元素没有加进去，通过上面的小例子，我们知道，集合有两个特点，一个是无序，一个是无重复，接着，我们再来新建一个class，命名为SetTest2，编写代码如下所示：

package jihe;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest2 {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		set.add(new People("zhangsan"));
    		set.add(new People("lisi"));
    				
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    	
    
    }
    
    class People{
    	
    	String name;
    	
    	public People(String name){
    		this.name= name;
    	}
    }

运行如下所示： ![Image 1][]

通过结果我们知道，打印出来两个对象，但是我们无法确定第一个就是zhangsan这个对象，第二个就是lisi这个对象。我们再来添加一个，如下所示：

package jihe;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest2 {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		set.add(new People("zhangsan"));
    		set.add(new People("lisi"));
    		set.add(new People("zhangsan"));
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    	
    
    }
    
    class People{
    	
    	String name;
    	
    	public People(String name){
    		this.name= name;
    	}
    }

运行如下所示：  
![Image 1][]

三个对象的地址不一样，所以可以添加进来，接着，我们来修改代码，如下所示：

Package jihe;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest2 {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    //		set.add(new People("zhangsan"));
    //		set.add(new People("lisi"));
    //		set.add(new People("zhangsan"));
    		
    		People p1 = new People("zhangsan");
    		
    		set.add(p1);
    		set.add(p1);
    		
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    	
    
    }
    
    class People{
    	
    	String name;
    	
    	public People(String name){
    		this.name= name;
    	}
    }

运行效果如下所示：

![Image 1][]

虽然引用了两个对象，但是实际上是一个对象，接着，我们来修改代码部分，如下所示：

package jihe;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest2 {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    //		set.add(new People("zhangsan"));
    //		set.add(new People("lisi"));
    //		set.add(new People("zhangsan"));
    		
    //		People p1 = new People("zhangsan");
    //		
    //		set.add(p1);
    //		set.add(p1);
    		
    		String s1 = new String("a");
    		String s2 = new String("a");
    		
    		set.add(s1);
    		set.add(s2);
    		
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    	
    
    }
    
    class People{
    	
    	String name;
    	
    	public People(String name){
    		this.name= name;
    	}
    }

运行如下所示：

![Image 1][]

对象是两个，但是内容是一样的；上面的demo，小编主要介绍了set集合中的添加一个元素的相关操作，通过查看api文档，我们发现出现了一个关键字equals，接着，我们来看，关于Object类的equals方法的特点，ps：这里的无序是指x和y两个对象是否equals。

关于Object类的equals方法的特点：

a、自反性：x.equals(x)应该返回true。  
b、对称性：x.equals(y)为true。  
c、传递性：x.equals(y)为true并且y.equals(z)为true，那么x.equals(z)也应该为true。  
d、一致性：x.equals(y)的第一次调用true，那么x.equals(y)的第二次、第三次、第n次调用也应该为true，前提田间是在比较之间没有修改x也没有修改y。  
e、对于非空引用x，x.equals(null)返回false。

当我们override equals方法的时候，同时我们也要override HashCode方法，so我们来看HashCode方法的特点：

a、在Java应用的一次执行过程当中，对于同一个对象的hashCode方法的多次调用，他们应该返回同样的值，前提是该对象的信息没有发生变化。  
b、对于两个对象来说，如果使用equals方法比较返回true，那么这两个对象的hashCode值一定是相同的。  
c、对于两个对象来说，如果使用equals方法比较返回false，那么这两个对象的hashCode值不要求一定不同，可以相同，可以不同，但是如果不同则可以提高应用的性能。  
d、对于Object类来说，不同的Object对象的hashCode值是不同的，Object类的hashCode值表示的是对象的地址。

当我们使用HashSet的时候，hashCode方法就会得到调用，判断已经存储在集合中的对象的hashCode值是否一致，如果不一致，直接加进去，如果一致，再进行equals方法的比较，equals方法如果返回true，表示对象已经添加进去了，就不会增加新的对象，反之，加进去，特别需要注意的是，如果我们重写了equals方法，那么也要重写hashCode方法，反之亦然。通过分析，我们知道，判断一个对象能否放入到集合里面，是通过hashCode以及equals方法来共同完成的，接着，我们再来看一个demo，如何将我们自定义的类，放到集合当中，相同的名字就不能放入到集合中，我们需要做的就是重写equals方法和hashCode方法，新建class，取名为SetTest3，编写相关代码，如下所示：

package jihe;
    
    import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest3 {
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    	}
    
    }
    
    class Student{
    	String name;
    	public Student(String name){
    		this.name=name;
    	}
    	
    	public int hashCode(){
    		return this.name.hashCode();
    	}
    	
    	public boolean equals(Object obj){
    		if(this==obj){
    			return true;
    		}
    		
    		if(null !=obj && obj instanceof Student){
    			
    			Student s = (Student)obj;
    			
    			if(name.equals(s.name))
    			{
    				return true;
    			}
    			
    		}
    		return false;
    	}
    	
    	
    }

接着，编写SetTest里面的代码，如下所示：

import java.util.HashSet;
    
    public class SetTest {
    	
    	public static void main(String[] args) {
    		
    		HashSet set = new HashSet();
    		
    		Student s1 = new Student("dingguohua");
    		Student s2 = new Student("dingguohua");
    		
    		set.add(s1);
    		set.add(s2);
    		
    		System.out.println(set);
    		
    	}
    
    }

运行效果如下所示：

![Image 1][]

通过这个demo，我们知道，对象不同，内容相同，所以添加不进去，这是在实际应用中，很常用的一种方式，我们不使用object提供的hashcode和equals方法，转而，使用自己的实现，在实际应用中，我们向集合中添加元素的时候，我们都是根据内容而不是根据地址决定的。  
HashSet的底层部分源码

public class HashSet<E> 
    	 extends AbstractSet<E> 
    	 implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable 
     { 
    	 // 使用 HashMap 的 key 保存 HashSet 中所有元素
    	 private transient HashMap<E,Object> map; 
    	 // 定义一个虚拟的 Object 对象作为 HashMap 的 value 
    	 private static final Object PRESENT = new Object(); 
    	 ... 
    	 // 初始化 HashSet，底层会初始化一个 HashMap 
    	 public HashSet() 
    	 { 
    		 map = new HashMap<E,Object>(); 
    	 } 
    	 // 以指定的 initialCapacity、loadFactor 创建 HashSet 
    	 // 其实就是以相应的参数创建 HashMap 
    	 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 
    	 { 
    		 map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); 
    	 } 
    	 public HashSet(int initialCapacity) 
    	 { 
    		 map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); 
    	 } 
    	 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) 
    	 { 
    		 map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity 
    			 , loadFactor); 
    	 } 
    	 // 调用 map 的 keySet 来返回所有的 key 
    	 public Iterator<E> iterator() 
    	 { 
    		 return map.keySet().iterator(); 
    	 } 
    	 // 调用 HashMap 的 size() 方法返回 Entry 的数量，就得到该 Set 里元素的个数
    	 public int size() 
    	 { 
    		 return map.size(); 
    	 } 
    	 // 调用 HashMap 的 isEmpty() 判断该 HashSet 是否为空，
    	 // 当 HashMap 为空时，对应的 HashSet 也为空
    	 public boolean isEmpty() 
    	 { 
    		 return map.isEmpty(); 
    	 } 
    	 // 调用 HashMap 的 containsKey 判断是否包含指定 key 
    	 //HashSet 的所有元素就是通过 HashMap 的 key 来保存的
    	 public boolean contains(Object o) 
    	 { 
    		 return map.containsKey(o); 
    	 } 
    	 // 将指定元素放入 HashSet 中，也就是将该元素作为 key 放入 HashMap 
    	 public boolean add(E e) 
    	 { 
    		 return map.put(e, PRESENT) == null; 
    	 } 
    	 // 调用 HashMap 的 remove 方法删除指定 Entry，也就删除了 HashSet 中对应的元素
    	 public boolean remove(Object o) 
    	 { 
    		 return map.remove(o)==PRESENT; 
    	 } 
    	 // 调用 Map 的 clear 方法清空所有 Entry，也就清空了 HashSet 中所有元素
    	 public void clear() 
    	 { 
    		 map.clear(); 
    	 } 
    	 ... 
     }

对于Hash来说，她是基于HashMap实现的，HashSet底层采用HashMap来保存所有元素，因此HashSet的实现比较简单，通过源码我们可以看出来，HashSet的实现只是封装了一个HashMap对象来存储所有的集合元素，如果放入 HashSet 中的集合元素实际上由 HashMap 的 key 来保存，而 HashMap 的 value 则存储了一个 PRESENT，它是一个 Object 对象。HashSet 的绝大部分方法都是通过调用 HashMap 的方法来实现的，因此 HashSet 和 HashMap 两个集合在实现本质上是相同的。

**HashSet && HashMap**

在比较她们两个之前，我们来分别看一下什么是HashSet以及HashMap：

**什么是HashSet？**

通过前面的介绍，我们知道HashSet实现的是Set接口，她有两个特点，无序和无重复，在存储HashSet的时候，要先确保对象重写equals和hashCode方法，这样才能比较对象的值是否相等，所以确保set中没有存储相等的对象，如果我们没有重写过这两个方法， 即public boolean add(Object o)方法用来在Set中添加元素，当元素值重复时则会立即返回false，如果成功添加返回true。

**什么是HashMap？**

通过java集合框架这篇博文，我们知道HashMap实现了Map这个接口，Map接口是对键值对进行映射，Map中不允许有重复的键，Map接口又有个基本的实现HashMap和TreeMap，TreeMap保存了对象的排列次序，而HashMap则不能，HashMap允许键和值为null，HashMap是非synchronized的，但collection框架提供方法能保证HashMap synchronized，这样多个线程同时访问HashMap的时，能保证只有一个线程更改Map；  
public Object put(Object Key,Object value)方法用来将元素添加到map中。接着，我们来对比一下HashSet和HashMap，看看她们之间的区别。

![Image 1][]  
**小编寄语：**该博文，小编主要简单介绍了Set集合中的HashSet，从Set集合的基本特点开始入手。通过简单的demo来介绍set集合的特点，以及equals和hashCode方法，最后看一下HashSet的底层源码以及与hashMap的对比，，她是基于HashMap实现的，HashSet底层采用HashMap来保存所有元素，因此HashSet的实现比较简单，通过源码我们可以看出来，HashSet的实现只是封装了一个HashMap对象来存储所有的集合元素，java集合，未完待续......

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