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Java HashSet深度解析

一、HashSet概述

HashSet是Java集合框架中的一种集合类，实现了Set接口。Set接口是集合操作的一种规范性接口，具备将同一集合中的元素进行Equality（相等操作）判断和操作的能力。与TreeSet不同，HashSet并不维护元素的顺序，因此，它是最常见的无序集合实现类。

虽然HashSet看起来像是一个自定义的集合实现，但实际上，它的底层实现依赖于HashMap数据结构。具体来说，HashSet通过HashMap来存储所有元素，并通过HashMap隐藏了复杂的集合操作逻辑。这种方式使得HashSet的实现简洁而高效。

二、HashSet构造

HashSet有多个构造函数，主要是为了满足不同的使用场景。以下是主要的构造函数：

• 无参数构造函数：

  HashSet()

  使用默认容量（16）和默认装载因子（0.75）初始化内部的HashMap。

• 基于Collection的构造函数：

  HashSet(Collection
        c)

  将给定的Collection对象中的元素添加到HashSet中，内部的HashMap初始化为最大容量乘以0.75再加1，这样可以避免频繁的扩容操作。

• 显式初始化容量和装载因子的构造函数：

  HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)

  传入初始容量和装载因子来初始化HashMap。

• 只显示初始容量的构造函数：

  HashSet(int initialCapacity)

  初始化容量，装载因子默认为0.75。

在这些构造函数中，HashSet的核心工作都是最终建立一个HashMap来存储集合元素。因此，征服HashMap的原理是理解HashSet的核心。

三、HashSet的add方法

HashSet的add方法通过调用HashMap的put方法实现元素的添加。与HashMap不同的是，HashSet存储的是元素本身，而不是键值对。具体来说，HashSet的内部结构使用HashMap的键来存储元素，而值是一个特殊的对象PRESENT，表示元素存在。以下是add方法的实现：

private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT) == null;
}

通过这个实现，可以看出，HashSet向HashMap存储元素的方式非常简单，只是键（元素）对应的值是一个特殊的对象。

四、HashSet的remove方法

HashSet的remove方法通过调用HashMap的remove方法来实现元素的删除。与add方法类似，remove方法返回是否成功删除了元素。以下是remove方法的实现：

public boolean remove(Object o) {
    return map.remove(o) == PRESENT;
}

HashMap的remove方法负责找到对应的元素并进行删除操作。这个过程涉及到哈希计算和链表或红黑树的遍历。

五、HashSet的遍历

HashSet作为一个集合类，支持被迭代和被访问。默认的迭代器（iterator）会根据HashMap的遍历顺序提供元素。由于HashMap是哈希结构，其遍历顺序是无序的，因此HashSet的迭代顺序也是无序的。以下是一个使用迭代器遍历HashSet元素的示例：

public static void main(String[] args) {
    HashSet
   
     set = new HashSet<>();
    set.add("Monday"); set.add("Tuesday");
    set.add("Wednesday"); set.add("Thursday"); set.add("Friday");
    Iterator
    
      iterator = set.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        System.out.println(iterator.next());
    }
    // 输出结果可能为：Tuesday, Wednesday, Thursday, Friday, Monday
}
    
   

六、总结

通过上述分析可以看出，HashSet是一个非常简洁的集合实现类，其核心逻辑依赖于HashMap的哈希表实现。以下是几个关键点：

通过理解HashSet的内部实现，可以更好地掌握Java集合框架的核心原理，并在实际编程中灵活运用这些集合类。