HashSet类
HashSet实现了Set接口
HashSet本质上是HashMap
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}存储的元素不重复、无序其取决于hash确定索引的结果
底层说明
HashSet底层是HashMap，HashMap底层是（数组+链表+红黑树）
示例：
说明：
1）先获取传入元素的哈希值（hashCode方法）
2）对哈希值进行运算，得出索引，找到数组该索引的位置
3）判断是否有元素，无元素直接存放，有元素，遍历链表用equals方法进行判断是否有相等元素
4）相等，则不添加，add方法返回false，
不相等，则添加到链表的尾部，add方法返回true
5）在java8中，当一条链表的元素个数超过8时，就会进行树化（红黑树）
6）可以对hash（）和equals（）进行重写，实现用户自定义去重
应用
//定义Person类，有三个属性 名字，年龄，工资
//当名字和年龄的值相同时，则认为时相同员工，不能添加到HashSet集合中
public class Test1 {
public static void main(String[] args) {
HashSet set = new HashSet();
set.add(new Person("A",1,1.0));
set.add(new Person("A",2,2.0));
set.add(new Person("A",3,3.0));
set.add(new Person("A",4,4.0));
set.add(new Person("A",1,5.0));
System.out.println(set);
}
}
class Person{
String name;
int age;
double wage;
public Person(String name, int age, double wage) {
this.name = name;
this.age = age;
this.wage = wage;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age
&& Objects.equals(name, person.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", wage=" + wage +
'}';
}
}底层分析源码
1）HashSet类的本质其实是HashMap类，其中的属性如下
---- jdk 17 ---- HashMap中的属性 ----
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1<<4;
//默认的初始容量16
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
//默认的最大容量
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
//构造函数中未指定时使用的负载系数，当数据量达到容量的0.75倍时，进行扩容
static final int TREEIFY_THRESHOLD = 8;
//当链表的长度超过8时，会进行树化，变为红黑树
static final int UNTREEIFY_THRESHOLD = 6;
//代表红黑树的节点小于等于6时，会重新变为链表
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
//当发生哈希冲突且哈希表的容量小于64时，会选择扩容，而不是选择拉链法
//哈希冲突:
// 不同的key计算出了相同的数组索引
//拉链法:
// 解决哈希冲突的方式，在链表末尾加入冲突的元素
transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet;
//存放所有的键值对
final float loadFactor;
//加载因子
transient int modCount;
//每次改变结构时，都会自增，是一种错误检测机制。
//在迭代集合的时候，若结构发生改变，会发生fail-fast，然后抛出异常。
private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;
//用于比较版本
transient int size;
//数组中数据量的大小
transient Node<K,V>[] table;
//存放所有元素节点的数组
int threshold;
//数组扩容的阈值
---- jdk 17 ---- HashSet中的属性 ----
private static final Object PRESENT = new Object();
//PRESENT新对象
private transient HashMap<E,Object> map;
//HashMap对象
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
//用于比较版本2）HashMap的构造器
---- jdk 17 ---- HashMap中的构造器 ----
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);
}
3）HashMap的方法，这里从add方法进入，看看底层是如何实现的
---- jdk 17 ---- HashMap中的方法，add方法为入口 ----
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
//put方法
}
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
//1）hash（key）
//2）putVal(hash(key), key, value, false, true)
}
4）hash（key）方法，根据元素值的哈希值，计算出相应的数组下标
static final int hash(Object key) { // 根据哈希值，计算数组索引返回
int h;
return (key == null) ?
0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}5）putVal（hash（key），key，value，false，true）方法，加入值
final V putVal(int hash, K key, V value,
boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//判断当前的数组是否为空，为空进行扩容
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//resize（）方法 ---- 扩容机制
//根据hash数组索引，判断是否数组索引hash上有无元素存在
//若没有，则搞一个新节点直接添加到该数组索引位置上
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
//若已经存在元素了
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key
|| (key != null && key.equals(k))))
//如果当前位置上的元素和传入元素的hash值和key值相等
//将p赋值给e
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
//如果当前是红黑树结构，则加入到红黑树中
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab,
hash, key, value);
else {
//此位置存在元素，且是普通链表结构
//将该元素添加链表尾部
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
//头结点的下一个结点为null，插入新结点
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1)
//若插入后，链表长度超过8，变为红黑树
// -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
//如果在链表中找到了相同的key，退出循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
//出现了哈希冲突的现象，e被新值替代，节点位置不变
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
//e被代替，并返回该值
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
//空实现，其步骤在LinkedHashMap中实现
//根据访问先后顺序对元素排序
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
//错误检测机制
++modCount;
if (++size > threshold)
//数组元素超过阈值，会进行扩容
resize();
//与afterNodeAccess()方法一致，空实现
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}6）resize（）扩容方法机制，对数组进行扩容
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
//数组
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
//数组容量
int oldThr = threshold;
//数组扩容的阈值
//新数组的容量和阈值
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
//旧数组的容量不为0
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
//容量达到了最大值
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY
&& oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
//新数组的容量和阈值为原来数组的两倍
newThr = oldThr << 1;
// double threshold
}
else if (oldThr > 0)
// initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else {
// zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
//在这里，oldCap和oldThr都是<=0的，数组的容量和阈值取默认值，16和12
}
if (newThr == 0) {
//newThr为0时，newCao为16，加载因子loadFactor为0.75
float ft = (float)newCap * loadFactor;//ft计算可得12
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY
&& ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY
?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
//表示数组下次需要扩容的阈值
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
//在这里数组才真正的被创建出来
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
//如果原来的数组不为null，将原来的数组拷贝到新数组中
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab,
j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}//else { preserve order
}//if((e = oldTab[j]) != null)
}//for
}//if
return newTab;
}