HashSet與LinkedHashSet的實現原理

1.    HashSet概述：

   HashSet實現Set接口，由哈希表（其實是一個HashMap實例）支持。它不保證set 的迭代順序；特別是它不保證該順序恆久不變。此類容許使用null元素。

 

2.    HashSet的實現：

   對於HashSet而言，它是基於HashMap實現的，HashSet底層使用HashMap來保存全部元素，所以HashSet 的實現比較簡單，相關HashSet的操做，基本上都是直接調用底層HashMap的相關方法來完成， HashSet的源代碼以下：

Java代碼 

 

1. public class HashSet<E>  
2.     extends AbstractSet<E>  
3.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
4. {  
5.     static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;  
6.   
7.     // 底層使用HashMap來保存HashSet中全部元素。  
8.     private transient HashMap<E,Object> map;  
9.       
10.     // 定義一個虛擬的Object對象做爲HashMap的value，將此對象定義爲static final。  
11.     private static final Object PRESENT = new Object();  
12.   
13.     /** 
14.      * 默認的無參構造器，構造一個空的HashSet。 
15.      *  
16.      * 實際底層會初始化一個空的HashMap，並使用默認初始容量爲16和加載因子0.75。 
17.      */  
18.     public HashSet() {  
19.     map = new HashMap<E,Object>();  
20.     }  
21.   
22.     /** 
23.      * 構造一個包含指定collection中的元素的新set。 
24.      * 
25.      * 實際底層使用默認的加載因子0.75和足以包含指定 
26.      * collection中全部元素的初始容量來建立一個HashMap。 
27.      * @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。 
28.      */  
29.     public HashSet(Collection<? extends E> c) {  
30.     map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
31.     addAll(c);  
32.     }  
33.   
34.     /** 
35.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個空的HashSet。 
36.      * 
37.      * 實際底層以相應的參數構造一個空的HashMap。 
38.      * @param initialCapacity 初始容量。 
39.      * @param loadFactor 加載因子。 
40.      */  
41.     public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
42.     map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
43.     }  
44.   
45.     /** 
46.      * 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。 
47.      * 
48.      * 實際底層以相應的參數及加載因子loadFactor爲0.75構造一個空的HashMap。 
49.      * @param initialCapacity 初始容量。 
50.      */  
51.     public HashSet(int initialCapacity) {  
52.     map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);  
53.     }  
54.   
55.     /** 
56.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空連接哈希集合。 
57.      * 此構造函數爲包訪問權限，不對外公開，實際只是是對LinkedHashSet的支持。 
58.      * 
59.      * 實際底層會以指定的參數構造一個空LinkedHashMap實例來實現。 
60.      * @param initialCapacity 初始容量。 
61.      * @param loadFactor 加載因子。 
62.      * @param dummy 標記。 
63.      */  
64.     HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
65.     map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
66.     }  
67.   
68.     /** 
69.      * 返回對此set中元素進行迭代的迭代器。返回元素的順序並非特定的。 
70.      *  
71.      * 底層實際調用底層HashMap的keySet來返回全部的key。 
72.      * 可見HashSet中的元素，只是存放在了底層HashMap的key上， 
73.      * value使用一個static final的Object對象標識。 
74.      * @return 對此set中元素進行迭代的Iterator。 
75.      */  
76.     public Iterator<E> iterator() {  
77.     return map.keySet().iterator();  
78.     }  
79.   
80.     /** 
81.      * 返回此set中的元素的數量（set的容量）。 
82.      * 
83.      * 底層實際調用HashMap的size()方法返回Entry的數量，就獲得該Set中元素的個數。 
84.      * @return 此set中的元素的數量（set的容量）。 
85.      */  
86.     public int size() {  
87.     return map.size();  
88.     }  
89.   
90.     /** 
91.      * 若是此set不包含任何元素，則返回true。 
92.      * 
93.      * 底層實際調用HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否爲空。 
94.      * @return 若是此set不包含任何元素，則返回true。 
95.      */  
96.     public boolean isEmpty() {  
97.     return map.isEmpty();  
98.     }  
99.   
100.     /** 
101.      * 若是此set包含指定元素，則返回true。 
102.      * 更確切地講，當且僅當此set包含一個知足(o==null ? e==null : o.equals(e)) 
103.      * 的e元素時，返回true。 
104.      * 
105.      * 底層實際調用HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。 
106.      * @param o 在此set中的存在已獲得測試的元素。 
107.      * @return 若是此set包含指定元素，則返回true。 
108.      */  
109.     public boolean contains(Object o) {  
110.     return map.containsKey(o);  
111.     }  
112.   
113.     /** 
114.      * 若是此set中還沒有包含指定元素，則添加指定元素。 
115.      * 更確切地講，若是此 set 沒有包含知足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 
116.      * 的元素e2，則向此set 添加指定的元素e。 
117.      * 若是此set已包含該元素，則該調用不更改set並返回false。 
118.      * 
119.      * 底層實際將將該元素做爲key放入HashMap。 
120.      * 因爲HashMap的put()方法添加key-value對時，當新放入HashMap的Entry中key 
121.      * 與集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，經過equals比較也返回true）， 
122.      * 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， 
123.      * 所以若是向HashSet中添加一個已經存在的元素時，新添加的集合元素將不會被放入HashMap中， 
124.      * 原來的元素也不會有任何改變，這也就知足了Set中元素不重複的特性。 
125.      * @param e 將添加到此set中的元素。 
126.      * @return 若是此set還沒有包含指定元素，則返回true。 
127.      */  
128.     public boolean add(E e) {  
129.     return map.put(e, PRESENT)==null;  
130.     }  
131.   
132.     /** 
133.      * 若是指定元素存在於此set中，則將其移除。 
134.      * 更確切地講，若是此set包含一個知足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e， 
135.      * 則將其移除。若是此set已包含該元素，則返回true 
136.      * （或者：若是此set因調用而發生更改，則返回true）。（一旦調用返回，則此set再也不包含該元素）。 
137.      * 
138.      * 底層實際調用HashMap的remove方法刪除指定Entry。 
139.      * @param o 若是存在於此set中則須要將其移除的對象。 
140.      * @return 若是set包含指定元素，則返回true。 
141.      */  
142.     public boolean remove(Object o) {  
143.     return map.remove(o)==PRESENT;  
144.     }  
145.   
146.     /** 
147.      * 今後set中移除全部元素。此調用返回後，該set將爲空。 
148.      * 
149.      * 底層實際調用HashMap的clear方法清空Entry中全部元素。 
150.      */  
151.     public void clear() {  
152.     map.clear();  
153.     }  
154.   
155.     /** 
156.      * 返回此HashSet實例的淺表副本：並無複製這些元素自己。 
157.      * 
158.      * 底層實際調用HashMap的clone()方法，獲取HashMap的淺表副本，並設置到HashSet中。 
159.      */  
160.     public Object clone() {  
161.         try {  
162.             HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();  
163.             newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();  
164.             return newSet;  
165.         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
166.             throw new InternalError();  
167.         }  
168.     }  
169. }  

 

 

 

1.    LinkedHashSet概述：

   LinkedHashSet是具備可預知迭代順序的Set接口的哈希表和連接列表實現。此實現與HashSet的不一樣之處在於，後者維護着一個運行於全部條目的雙重連接列表。此連接列表定義了迭代順序，該迭代順序可爲插入順序或是訪問順序。

   注意，此實現不是同步的。若是多個線程同時訪問連接的哈希Set，而其中至少一個線程修改了該Set，則它必須保持外部同步。

 

2.    LinkedHashSet的實現：

   對於LinkedHashSet而言，它繼承與HashSet、又基於LinkedHashMap來實現的。

   LinkedHashSet底層使用LinkedHashMap來保存全部元素，它繼承與HashSet，其全部的方法操做上又與HashSet相同，所以LinkedHashSet 的實現上很是簡單，只提供了四個構造方法，並經過傳遞一個標識參數，調用父類的構造器，底層構造一個LinkedHashMap來實現，在相關操做上與父類HashSet的操做相同，直接調用父類HashSet的方法便可。LinkedHashSet的源代碼以下：

 

Java代碼 

1. public class LinkedHashSet<E>  
2.     extends HashSet<E>  
3.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {  
4.   
5.     private static final long serialVersionUID = -2851667679971038690L;  
6.   
7.     /** 
8.      * 構造一個帶有指定初始容量和加載因子的新空連接哈希set。 
9.      * 
10.      * 底層會調用父類的構造方法，構造一個有指定初始容量和加載因子的LinkedHashMap實例。 
11.      * @param initialCapacity 初始容量。 
12.      * @param loadFactor 加載因子。 
13.      */  
14.     public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
15.         super(initialCapacity, loadFactor, true);  
16.     }  
17.   
18.     /** 
19.      * 構造一個帶指定初始容量和默認加載因子0.75的新空連接哈希set。 
20.      * 
21.      * 底層會調用父類的構造方法，構造一個帶指定初始容量和默認加載因子0.75的LinkedHashMap實例。 
22.      * @param initialCapacity 初始容量。 
23.      */  
24.     public LinkedHashSet(int initialCapacity) {  
25.         super(initialCapacity, .75f, true);  
26.     }  
27.   
28.     /** 
29.      * 構造一個帶默認初始容量16和加載因子0.75的新空連接哈希set。 
30.      * 
31.      * 底層會調用父類的構造方法，構造一個帶默認初始容量16和加載因子0.75的LinkedHashMap實例。 
32.      */  
33.     public LinkedHashSet() {  
34.         super(16, .75f, true);  
35.     }  
36.   
37.     /** 
38.      * 構造一個與指定collection中的元素相同的新連接哈希set。 
39.      *  
40.      * 底層會調用父類的構造方法，構造一個足以包含指定collection 
41.      * 中全部元素的初始容量和加載因子爲0.75的LinkedHashMap實例。 
42.      * @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。 
43.      */  
44.     public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {  
45.         super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);  
46.         addAll(c);  
47.     }  
48. }  

 

   在父類HashSet中，專爲LinkedHashSet提供的構造方法以下，該方法爲包訪問權限，並未對外公開。

Java代碼 

1. /** 
2.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空連接哈希集合。 
3.      * 此構造函數爲包訪問權限，不對外公開，實際只是是對LinkedHashSet的支持。 
4.      * 
5.      * 實際底層會以指定的參數構造一個空LinkedHashMap實例來實現。 
6.      * @param initialCapacity 初始容量。 
7.      * @param loadFactor 加載因子。 
8.      * @param dummy 標記。 
9.      */  
10.     HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
11.     map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
12.     }  

 

    由上述源代碼可見，LinkedHashSet經過繼承HashSet，底層使用LinkedHashMap，以很簡單明瞭的方式來實現了其自身的全部功能。