Java類集框架 —— HashSet、LinkedHashSet原始碼分析

xiaoyanger發表於2019-03-04
Java框架原始碼

前言

HashSet實現了Set介面，它的底層是由HashMap來支援的。HashSet的元素實際上是儲存在底層HashMap的key上的。由於HashMap的無序不重複特性，HashSet儲存的元素也是無序的，並且元素也不能重複，同時也只允許儲存一個null元素。

HashSet原始碼分析

主要屬性：

// HashSet底層map
private transient HashMap<E,Object> map;
// 虛擬物件
private static final Object PRESENT = new Object();複製程式碼

HashSet是通過HashMap來儲存元素，由於只需要在key中儲存，所以採用虛擬物件PRESENT對應map中插入key-value的value值的引用。每次向map中新增元素時，鍵值對對應的value都是PRESENT。

建構函式：

// 預設無參構造
public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}
// 根據已有集合元素來構造HashSet
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
    map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
    addAll(c);
}
// 給定初始容量
public HashSet(int initialCapacity) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
// 給定初始容量和載入因子
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
// 這個建構函式外部不能呼叫，供LinkedHashSet複寫
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}複製程式碼

建構函式都是初始map，以便加入元素的時候儲存。

重要方法：

// 集合大小
public int size() {
    return map.size();
}

// 集合是否為空
public boolean isEmpty() {
    return map.isEmpty();
}

// 新增元素
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

// 移除元素
public boolean remove(Object o) {
    return map.remove(o)==PRESENT;
}

// 清空集合
public void clear() {
    map.clear();
}

// 集合中是否有元素o
public boolean contains(Object o) {
    return map.containsKey(o);
}複製程式碼

HashSet的增刪改查，同時直接操作map來完成的，程式碼都非常簡單。

LinkedHashSet

LinkedHashSet繼承自HashSet，它的構造方法：

public LinkedHashSet() {
    super(16, .75f, true);
}

public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
    super(initialCapacity, .75f, true);
}

public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    super(initialCapacity, loadFactor, true);
}

public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
    super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
    addAll(c);
}複製程式碼

LinkedHashSet構造方法呼叫了父類HashSet的這個構造方法：

// LinkedHashSet複寫，初始化LinkedHashMap
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}複製程式碼

所以，它的底層是一個LinkedHashMap，元素的所有操作都是由LinkedHashMap來維護。LinkedHashSet與HashSet的區別和LinkedHashMap與HashMap的區別一樣，LinkedHashMap和LinkedHashSet是有序的，內部由雙向連結串列來記錄順序，而HashMap和HashSet都是無序的。

最後

對於HashSet/LinkedHashSet，只要閱讀過HashMap/LinkedHashMap的原始碼，基本上就能完全瞭解它的實現原理。HashSet/LinkedHashSet中資料的存入、刪除、訪問都是都是直接操作內部的HashMap，可以說HashSet/LinkedHashSet是在HashMap/LinkedHashMap的基礎上加了一層殼。他們唯一的區別就是HashSet/LinkedHashSet儲存的元素時單個的資料或物件，而HashMap/LinkedHashMap儲存的元素時鍵值對。

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