HashSet与LinkedHashSet的实现原理

1.    HashSet概述：

   HashSet实现Set接口，由哈希表（其实是一个HashMap实例）支持。它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类容许使用null元素。

 

2.    HashSet的实现：

   对于HashSet而言，它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存全部元素，所以HashSet 的实现比较简单，相关HashSet的操做，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成， HashSet的源代码以下：

Java代码 

 

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.     // 底层使用HashMap来保存HashSet中全部元素。  
8.     private transient HashMap<E,Object> map;  
9.       
10.     // 定义一个虚拟的Object对象做为HashMap的value，将此对象定义为static final。  
11.     private static final Object PRESENT = new Object();  
12.   
13.     /** 
14.      * 默认的无参构造器，构造一个空的HashSet。 
15.      *  
16.      * 实际底层会初始化一个空的HashMap，并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。 
17.      */  
18.     public HashSet() {  
19.     map = new HashMap<E,Object>();  
20.     }  
21.   
22.     /** 
23.      * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。 
24.      * 
25.      * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定 
26.      * collection中全部元素的初始容量来建立一个HashMap。 
27.      * @param c 其中的元素将存放在此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构造一个空的HashSet。 
36.      * 
37.      * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。 
38.      * @param initialCapacity 初始容量。 
39.      * @param loadFactor 加载因子。 
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构造一个空的HashSet。 
47.      * 
48.      * 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的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构造一个新的空连接哈希集合。 
57.      * 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。 
58.      * 
59.      * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。 
60.      * @param initialCapacity 初始容量。 
61.      * @param loadFactor 加载因子。 
62.      * @param dummy 标记。 
63.      */  
64.     HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
65.     map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
66.     }  
67.   
68.     /** 
69.      * 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并非特定的。 
70.      *  
71.      * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回全部的key。 
72.      * 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上， 
73.      * value使用一个static final的Object对象标识。 
74.      * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。 
75.      */  
76.     public Iterator<E> iterator() {  
77.     return map.keySet().iterator();  
78.     }  
79.   
80.     /** 
81.      * 返回此set中的元素的数量（set的容量）。 
82.      * 
83.      * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就获得该Set中元素的个数。 
84.      * @return 此set中的元素的数量（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，则返回true。 
92.      * 
93.      * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。 
94.      * @return 若是此set不包含任何元素，则返回true。 
95.      */  
96.     public boolean isEmpty() {  
97.     return map.isEmpty();  
98.     }  
99.   
100.     /** 
101.      * 若是此set包含指定元素，则返回true。 
102.      * 更确切地讲，当且仅当此set包含一个知足(o==null ? e==null : o.equals(e)) 
103.      * 的e元素时，返回true。 
104.      * 
105.      * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。 
106.      * @param o 在此set中的存在已获得测试的元素。 
107.      * @return 若是此set包含指定元素，则返回true。 
108.      */  
109.     public boolean contains(Object o) {  
110.     return map.containsKey(o);  
111.     }  
112.   
113.     /** 
114.      * 若是此set中还没有包含指定元素，则添加指定元素。 
115.      * 更确切地讲，若是此 set 没有包含知足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 
116.      * 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。 
117.      * 若是此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。 
118.      * 
119.      * 底层实际将将该元素做为key放入HashMap。 
120.      * 因为HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key 
121.      * 与集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，经过equals比较也返回true）， 
122.      * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变， 
123.      * 所以若是向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中， 
124.      * 原来的元素也不会有任何改变，这也就知足了Set中元素不重复的特性。 
125.      * @param e 将添加到此set中的元素。 
126.      * @return 若是此set还没有包含指定元素，则返回true。 
127.      */  
128.     public boolean add(E e) {  
129.     return map.put(e, PRESENT)==null;  
130.     }  
131.   
132.     /** 
133.      * 若是指定元素存在于此set中，则将其移除。 
134.      * 更确切地讲，若是此set包含一个知足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e， 
135.      * 则将其移除。若是此set已包含该元素，则返回true 
136.      * （或者：若是此set因调用而发生更改，则返回true）。（一旦调用返回，则此set再也不包含该元素）。 
137.      * 
138.      * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。 
139.      * @param o 若是存在于此set中则须要将其移除的对象。 
140.      * @return 若是set包含指定元素，则返回true。 
141.      */  
142.     public boolean remove(Object o) {  
143.     return map.remove(o)==PRESENT;  
144.     }  
145.   
146.     /** 
147.      * 今后set中移除全部元素。此调用返回后，该set将为空。 
148.      * 
149.      * 底层实际调用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实例的浅表副本：并无复制这些元素自己。 
157.      * 
158.      * 底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本，并设置到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是具备可预知迭代顺序的Set接口的哈希表和连接列表实现。此实现与HashSet的不一样之处在于，后者维护着一个运行于全部条目的双重连接列表。此连接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可为插入顺序或是访问顺序。

   注意，此实现不是同步的。若是多个线程同时访问连接的哈希Set，而其中至少一个线程修改了该Set，则它必须保持外部同步。

 

2.    LinkedHashSet的实现：

   对于LinkedHashSet而言，它继承与HashSet、又基于LinkedHashMap来实现的。

   LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来保存全部元素，它继承与HashSet，其全部的方法操做上又与HashSet相同，所以LinkedHashSet 的实现上很是简单，只提供了四个构造方法，并经过传递一个标识参数，调用父类的构造器，底层构造一个LinkedHashMap来实现，在相关操做上与父类HashSet的操做相同，直接调用父类HashSet的方法便可。LinkedHashSet的源代码以下：

 

Java代码 

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.      * 构造一个带有指定初始容量和加载因子的新空连接哈希set。 
9.      * 
10.      * 底层会调用父类的构造方法，构造一个有指定初始容量和加载因子的LinkedHashMap实例。 
11.      * @param initialCapacity 初始容量。 
12.      * @param loadFactor 加载因子。 
13.      */  
14.     public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
15.         super(initialCapacity, loadFactor, true);  
16.     }  
17.   
18.     /** 
19.      * 构造一个带指定初始容量和默认加载因子0.75的新空连接哈希set。 
20.      * 
21.      * 底层会调用父类的构造方法，构造一个带指定初始容量和默认加载因子0.75的LinkedHashMap实例。 
22.      * @param initialCapacity 初始容量。 
23.      */  
24.     public LinkedHashSet(int initialCapacity) {  
25.         super(initialCapacity, .75f, true);  
26.     }  
27.   
28.     /** 
29.      * 构造一个带默认初始容量16和加载因子0.75的新空连接哈希set。 
30.      * 
31.      * 底层会调用父类的构造方法，构造一个带默认初始容量16和加载因子0.75的LinkedHashMap实例。 
32.      */  
33.     public LinkedHashSet() {  
34.         super(16, .75f, true);  
35.     }  
36.   
37.     /** 
38.      * 构造一个与指定collection中的元素相同的新连接哈希set。 
39.      *  
40.      * 底层会调用父类的构造方法，构造一个足以包含指定collection 
41.      * 中全部元素的初始容量和加载因子为0.75的LinkedHashMap实例。 
42.      * @param c 其中的元素将存放在此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. }  

 

   在父类HashSet中，专为LinkedHashSet提供的构造方法以下，该方法为包访问权限，并未对外公开。

Java代码 

1. /** 
2.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空连接哈希集合。 
3.      * 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。 
4.      * 
5.      * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。 
6.      * @param initialCapacity 初始容量。 
7.      * @param loadFactor 加载因子。 
8.      * @param dummy 标记。 
9.      */  
10.     HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
11.     map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
12.     }  

 

    由上述源代码可见，LinkedHashSet经过继承HashSet，底层使用LinkedHashMap，以很简单明了的方式来实现了其自身的全部功能。