Java面試題之HashSet的實現原理

發布時間: 2020-01-02 16:26:18 來源: 互聯網 欄目: Java 點擊:

這篇文章主要介紹了Java面試題之HashSet的實現原理,文中通過示例代碼介紹的非常詳細,對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學習學習吧

HashSet 的實現原理?

首先,我們需要知道它是Set的一個實現,所以保證了當中沒有重復的元素。
一方面Set中最重要的一個操作就是查找。而且通常我們會選擇

HashSet來實現,因為它專門對快速查找進行了優化。

HashSet使用的是散列函數,那么它當中的元素也就無序可尋。當中是允許元素為null的。

先對實現原理進行一個總結:
(1)基于HashMap實現的,默認構造函數是構建一個初始容量為16,負載因子為0.75 的HashMap。封裝了一個 HashMap 對象來存儲所有的集合元素,所有放入 HashSet 中的集合元素實際上由 HashMap 的 key 來保存,而 HashMap 的 value 則存儲了一個 PRESENT,它是一個靜態的 Object 對象。

(2)當我們試圖把某個類的對象當成 HashMap的 key,或試圖將這個類的對象放入 HashSet 中保存時,重寫該類的equals(Object obj)方法和 hashCode() 方法很重要,而且這兩個方法的返回值必須保持一致:當該類的兩個的 hashCode() 返回值相同時,它們通過 equals() 方法比較也應該返回 true。通常來說,所有參與計算 hashCode() 返回值的關鍵屬性,都應該用于作為 equals() 比較的標準。

(3)HashSet的其他操作都是基于HashMap的。

在這,為大家講解HashSet 的實現原理:

它是基于HashMap實現的,HashSet底層使用HashMap來保存所有元素,因此HashSet 的實現比較簡單,相關HashSet的操作,基本上都是直接調用底層HashMap的相關方法來完成, HashSet的源代碼如下:

import java.util.AbstractSet;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Set;

import javax.swing.text.html.HTMLDocument.Iterator;

public class HashSet<E> 
     extends AbstractSet<E> 
     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable 
{ 
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; 

// 底層使用HashMap來保存HashSet中所有元素。 
private transient HashMap<E,Object> map; 
 
// 定義一個虛擬的Object對象作為HashMap的value,將此對象定義為static final。 
private static final Object PRESENT = new Object(); 

 
// 默認的無參構造器,構造一個空的HashSet。 
//  
// 實際底層會初始化一個空的HashMap,并使用默認初始容量為16和加載因子0.75。 
 
public HashSet() { 
map = new HashMap<E,Object>(); 
} 

 
// 構造一個包含指定collection中的元素的新set。 
// 
// 實際底層使用默認的加載因子0.75和足以包含指定 
// collection中所有元素的初始容量來創建一個HashMap。 
// @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。 
 
public HashSet(Collection<? extends E> c) { 
map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); 
addAll(c); 
} 

 
// 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個空的HashSet。 
// 
// 實際底層以相應的參數構造一個空的HashMap。 
// @param initialCapacity 初始容量。 
// @param loadFactor 加載因子。 
  
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { 
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); 
} 

 
// 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。 
// 
// 實際底層以相應的參數及加載因子loadFactor為0.75構造一個空的HashMap。 
// @param initialCapacity 初始容量。 
 
public HashSet(int initialCapacity) { 
map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); 
} 


// 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空鏈接哈希集合。 
// 此構造函數為包訪問權限,不對外公開,實際只是是對LinkedHashSet的支持。 
// 
// 實際底層會以指定的參數構造一個空LinkedHashMap實例來實現。 
// @param initialCapacity 初始容量。 
// @param loadFactor 加載因子。 
// @param dummy 標記。 
  
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { 
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); 
} 

 
// 返回對此set中元素進行迭代的迭代器。返回元素的順序并不是特定的。 
// 
// 底層實際調用底層HashMap的keySet來返回所有的key。 
// 可見HashSet中的元素,只是存放在了底層HashMap的key上, 
// value使用一個static final的Object對象標識。 
// @return 對此set中元素進行迭代的Iterator。 

 public Iterator<E> iterator() { 
   return map.keySet().iterator(); 

} 
 
// 返回此set中的元素的數量(set的容量)。 
// 
// 底層實際調用HashMap的size()方法返回Entry的數量,就得到該Set中元素的個數。 
// @return 此set中的元素的數量(set的容量)。 
 
public int size() { 
return map.size(); 
} 

 
// 如果此set不包含任何元素,則返回true。 
// 
// 底層實際調用HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否為空。 
// @return 如果此set不包含任何元素,則返回true。 
 
public boolean isEmpty() { 
return map.isEmpty(); 
} 

 
// 如果此set包含指定元素,則返回true。 
// 更確切地講,當且僅當此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e)) 
// 的e元素時,返回true。 
// 
// 底層實際調用HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。 
// @param o 在此set中的存在已得到測試的元素。 
// @return 如果此set包含指定元素,則返回true。 
 
public boolean contains(Object o) { 
return map.containsKey(o); 
} 


// 如果此set中尚未包含指定元素,則添加指定元素。 
// 更確切地講,如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) 
// 的元素e2,則向此set 添加指定的元素e。 
// 如果此set已包含該元素,則該調用不更改set并返回false。 
// 
// 底層實際將將該元素作為key放入HashMap。 
// 由于HashMap的put()方法添加key-value對時,當新放入HashMap的Entry中key 
//與集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通過equals比較也返回true), 
//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, 
// 因此如果向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, 
// 原來的元素也不會有任何改變,這也就滿足了Set中元素不重復的特性。 
// @param e 將添加到此set中的元素。 
// @return 如果此set尚未包含指定元素,則返回true。 
 
public boolean add(E e) { 
    return map.put(e, PRESENT)==null; 
} 

// 如果指定元素存在于此set中,則將其移除。 
// 更確切地講,如果此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e, 
// 則將其移除。如果此set已包含該元素,則返回true 
// (或者:如果此set因調用而發生更改,則返回true)。(一旦調用返回,則此set不再包含該元素)。 
// 
// 底層實際調用HashMap的remove方法刪除指定Entry。 
// @param o 如果存在于此set中則需要將其移除的對象。 
// @return 如果set包含指定元素,則返回true。 
 
public boolean remove(Object o) { 
return map.remove(o)==PRESENT; 
} 

 
// 從此set中移除所有元素。此調用返回后,該set將為空。 
// 
// 底層實際調用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 
 
public void clear() { 
map.clear(); 
} 
 
// 返回此HashSet實例的淺表副本:并沒有復制這些元素本身。 

// 底層實際調用HashMap的clone()方法,獲取HashMap的淺表副本,并設置到HashSet中。 
 
public Object clone() { 
  try { 
    HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone(); 
    newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone(); 
    return newSet; 
  } catch (CloneNotSupportedException e) { 
    throw new InternalError(); 
  } 
} 
}

謝謝,請大家批評指正!

以上就是本文的全部內容,希望對大家的學習有所幫助,也希望大家多多支持我們。

本文標題: Java面試題之HashSet的實現原理
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