Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理

网友投稿 350 2023-05-16


Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理

第1部分 HashSet介绍

HashSet 简介

HashSet 是一个没有重复元素的集合。

它是由HashMap实现的,不保证元素的顺序,而且HashSet允许使用 null 元素。

HashSet是非同步的。如果多个线程同时访问一个哈希 set,而其中至少一个线程修改了该 set,那么它必须 保持外部同步。这通常是通过对自然封装该 set 的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象,则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来“包装” set。最好在创建时完成这一操作,以防止对该 set 进行意外的不同步访问:

Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。

HashSet的构造函数

// 默认构造函数

public HashSet()

// 带集合的构造函数

public HashSet(Collection extends E> c)

// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数

public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)

// 指定HashSet初始容量的构造函数

public HashSet(int initialCapacity)

// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数,dummy没有任何作用

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)

HashSet的主要API

boolean add(E object)

void clear()

Object clone()

boolean contains(Object object)

boolean isEmpty()

Iterator iterator()

boolean remove(Object object)

int size()

第2部分 HashSet数据结构

HashSet的继承关系如下:

java.lang.Object

java.utilhttp://.Abhttp://stractCollection

java.util.AbstractSet

java.util.HashSet

public class HashSet

extends AbstractSet

implements Set, Cloneable, java.io.Serializable { }

HashSet与Map关系如下图:

从图中可以看出:

(01) HashSet继承于AbstractSet,并且实现了Set接口。

(02) HashSet的本质是一个"没有重复元素"的集合,它是通过HashMap实现的。HashSet中含有一个"HashMap类型的成员变量"map,HashSet的操作函数,实际上都是通过map实现的。

第3部分 HashSet源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解HashSet的原理,下面对HashSet源码代码作出分析。

package java.util;

public class HashSet

extends AbstractSet

implements Set, Cloneable, java.io.Serializable

{

static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

// HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的

private transient HashMap map;

// PRESENT是向map中插入key-value对应的value

// 因为HashSet中只需要用到key,而HashMap是key-value键值对;

// 所以,向map中添加键值对时,键值对的值固定是PRESENT

private static final Object PRESENT = new Object();

// 默认构造函数

public HashSet() {

// 调用HashMap的默认构造函数,创建map

map = new HashMap();

}

// 带集合的构造函数

public HashSet(Collection extends E> c) {

// 创建map。

// 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16),从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢?

// 首先,说明(c.size()/.75f) + 1

// 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑,HashMap的加载因子是0.75。

// 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时,

// 就需要将HashMap的容量翻倍。

// 所以,(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。

// 接下来,说明为什么是 16 。

// HashMap的总的大小,必须是2的指数倍。若创建HashMap时,指定的大小不是2的指数倍;

// HashMap的构造函数中也会重新计算,找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。

// 所以,这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。

map = new HashMap(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));

// 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中

addAll(c);

}

// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数

public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {

map = new HashMap(initialCapacity, loadFactor);

}

// 指定HashSet初始容量的构造函数

public HashSet(int initialCapacity) {

map = new HashMap(initialCapacity);

}

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {

map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);

}

// 返回HashSet的迭代器

public Iterator iterator() {

// 实际上返回的是HashMap的“key集合的迭代器”

return map.keySet().iterator();

}

public int size() {

return map.size();

}

public boolean isEmpty() {

return map.isEmpty();

}

public boolean contains(Object o) {

return map.containsKey(o);

}

// 将元素(e)添加到HashSet中

public boolean add(E e) {

return map.put(e, PRESENT)==null;

}

// 删除HashSet中的元素(o)

public boolean remove(Object o) {

return map.remove(o)==PRESENT;

}

public void clear() {

map.clear();

}

// 克隆一个HashSet,并返回Object对象

public Object clone() {

try {

HashSet newSet = (HashSet) super.clone();

newSet.map = (HashMap) map.clone();

return newSet;

} catch (CloneNotSupportedException e) {

throw new InternalError();

}

}

// java.io.Serializable的写入函数

// 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”都写入到输出流中

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)

throws java.io.IOException {

// Write out any hidden serialization magic

s.defaultWriteObject();

// Write out HashMap capacity and load factor

s.writeInt(map.capacity());

s.writeFloat(map.loadFactor());

// Write out size

s.writeInt(map.size());

// Write out all elements in the proper order.

for (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); )

s.writeObject(i.next());

}

// java.io.Serializable的读取函数

// 将HashSet的“总的容量,加载因子,实际容量,所有的元素”依次读出

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)

throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {

// Read in any hidden serialization magic

s.defaultReadObject();

// Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap

int capacity = s.readInt();

float loadFactor = s.readFloat();

map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?

new LinkedHashMap(capacity, loadFactor) :

new HashMap(capacity, loadFactor));

// Read in size

int size = s.readInt();

// Read in all elements in the proper order.

for (int i=; i

E e = (E) s.readObject();

map.put(e, PRESENT);

}

}

}

说明: HashSet的代码实际上非常简单,通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的,若对HashSet的理解有困难,建议先学习以下HashMap;学完HashMap之后,在学习HashSet就非常容易了。

第4部分 HashSet遍历方式

4.1 通过Iterator遍历HashSet

第一步:根据iterator()获取HashSet的迭代器。

第二步:遍历迭代器获取各个元素。

// 假设set是HashSet对象

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); ) {

iterator.next();

}

4.2 通过for-each遍历HashSet

第一步:根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。

第二步:遍历数组,获取各个元素。

// 假设set是HashSet对象,并且set中元素是String类型

StrinNMuoukcGRAg[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

HashSet的遍历测试程序如下:

import java.util.Random;

import java.util.Iterator;

import java.util.HashSet;

/*

* @desc 介绍HashSet遍历方法

*

*

*/

public class HashSetIteratorTest {

public static void main(String[] args) {

// 新建HashSet

HashSet set = new HashSet();

// 添加元素 到HashSet中

for (int i=; i<; i++)

set.add(""+i);

// 通过Iterator遍历HashSet

iteratorHashSet(set) ;

// 通过for-each遍历HashSet

foreachHashSet(set);

}

/*

* 通过Iterator遍历HashSet。推荐方式

*/

private static void iteratorHashSet(HashSet set) {

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); ) {

System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());

}

}

/*

* 通过for-each遍历HashSet。不推荐!此方法需要先将Set转换为数组

*/

private static void foreachHashSet(HashSet set) {

String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

}

}

运行结果:

iterator : 3

iterator : 2

iterator : 1

iterator : 0

iterator : 4

for each : 3

for each : 2

for each : 1

for each : 0

for each : 4

第5部分 HashSet示例

下面我们通过实例学习如何使用HashSet

import java.util.Iterator;

import java.util.HashSet;

/*

* @desc HashSet常用API的使用。

*

* @author skywang

*/

public class HashSetTest {

public static void main(String[] args) {

// HashSet常用API

testHashSetAPIs() ;

}

/*

* HashSet除了iterator()和add()之外的其它常用API

*/

private static void testHashSetAPIs() {

// 新建HashSet

HashSet set = new HashSet();

// 将元素添加到Set中

set.add("a");

set.add("b");

set.add("c");

set.add("d");

set.add("e");

// 打印HashSet的实际大小

System.out.printf("size : %d\n", set.size());

// 判断HashSet是否包含某个值

System.out.printf("HashSet contains a :%s\n", set.contains("a"));

System.out.printf("HashSet contains g :%s\n", set.contains("g"));

// 删除HashSet中的“e”

set.remove("e");

// 将Set转换为数组

String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

// 新建一个包含b、c、f的HashSet

HashSet otherset = new HashSet();

otherset.add("b");

otherset.add("c");

otherset.add("f");

// 克隆一个removeset,内容和set一模一样

HashSet removeset = (HashSet)set.clone();

// 删除“removeset中,属于otherSet的元素”

removeset.removeAll(otherset);

// 打印removeset

System.out.printf("removeset : %s\n", removeset);

// 克隆一个retainset,内容和set一模一样

HashSet retainset = (HashSet)set.clone();

// 保留“retainset中,属于otherSet的元素”

retainset.retainAll(otherset);

// 打印retainset

System.out.printf("retainset : %s\n", retainset);

// 遍历HashSet

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); )

System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());

// 清空HashSet

set.clear();

// 输出HashSet是否为空

System.out.printf("%s\n", set.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty");

}

}

运行结果:

size : 5

HashSet contains a :true

HashSet contains g :false

for each : d

for each : b

for each : c

for each : a

removeset : [d, a]

retainset : [b, c]

iterator : d

iterator : b

iterator : c

iterator : a

set is empty

以上所述是给大家介绍的Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对我们网站的支持!

E e = (E) s.readObject();

map.put(e, PRESENT);

}

}

}

说明: HashSet的代码实际上非常简单,通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的,若对HashSet的理解有困难,建议先学习以下HashMap;学完HashMap之后,在学习HashSet就非常容易了。

第4部分 HashSet遍历方式

4.1 通过Iterator遍历HashSet

第一步:根据iterator()获取HashSet的迭代器。

第二步:遍历迭代器获取各个元素。

// 假设set是HashSet对象

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); ) {

iterator.next();

}

4.2 通过for-each遍历HashSet

第一步:根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。

第二步:遍历数组,获取各个元素。

// 假设set是HashSet对象,并且set中元素是String类型

StrinNMuoukcGRAg[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

HashSet的遍历测试程序如下:

import java.util.Random;

import java.util.Iterator;

import java.util.HashSet;

/*

* @desc 介绍HashSet遍历方法

*

*

*/

public class HashSetIteratorTest {

public static void main(String[] args) {

// 新建HashSet

HashSet set = new HashSet();

// 添加元素 到HashSet中

for (int i=; i<; i++)

set.add(""+i);

// 通过Iterator遍历HashSet

iteratorHashSet(set) ;

// 通过for-each遍历HashSet

foreachHashSet(set);

}

/*

* 通过Iterator遍历HashSet。推荐方式

*/

private static void iteratorHashSet(HashSet set) {

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); ) {

System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());

}

}

/*

* 通过for-each遍历HashSet。不推荐!此方法需要先将Set转换为数组

*/

private static void foreachHashSet(HashSet set) {

String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

}

}

运行结果:

iterator : 3

iterator : 2

iterator : 1

iterator : 0

iterator : 4

for each : 3

for each : 2

for each : 1

for each : 0

for each : 4

第5部分 HashSet示例

下面我们通过实例学习如何使用HashSet

import java.util.Iterator;

import java.util.HashSet;

/*

* @desc HashSet常用API的使用。

*

* @author skywang

*/

public class HashSetTest {

public static void main(String[] args) {

// HashSet常用API

testHashSetAPIs() ;

}

/*

* HashSet除了iterator()和add()之外的其它常用API

*/

private static void testHashSetAPIs() {

// 新建HashSet

HashSet set = new HashSet();

// 将元素添加到Set中

set.add("a");

set.add("b");

set.add("c");

set.add("d");

set.add("e");

// 打印HashSet的实际大小

System.out.printf("size : %d\n", set.size());

// 判断HashSet是否包含某个值

System.out.printf("HashSet contains a :%s\n", set.contains("a"));

System.out.printf("HashSet contains g :%s\n", set.contains("g"));

// 删除HashSet中的“e”

set.remove("e");

// 将Set转换为数组

String[] arr = (String[])set.toArray(new String[]);

for (String str:arr)

System.out.printf("for each : %s\n", str);

// 新建一个包含b、c、f的HashSet

HashSet otherset = new HashSet();

otherset.add("b");

otherset.add("c");

otherset.add("f");

// 克隆一个removeset,内容和set一模一样

HashSet removeset = (HashSet)set.clone();

// 删除“removeset中,属于otherSet的元素”

removeset.removeAll(otherset);

// 打印removeset

System.out.printf("removeset : %s\n", removeset);

// 克隆一个retainset,内容和set一模一样

HashSet retainset = (HashSet)set.clone();

// 保留“retainset中,属于otherSet的元素”

retainset.retainAll(otherset);

// 打印retainset

System.out.printf("retainset : %s\n", retainset);

// 遍历HashSet

for(Iterator iterator = set.iterator();

iterator.hasNext(); )

System.out.printf("iterator : %s\n", iterator.next());

// 清空HashSet

set.clear();

// 输出HashSet是否为空

System.out.printf("%s\n", set.isEmpty()?"set is empty":"set is not empty");

}

}

运行结果:

size : 5

HashSet contains a :true

HashSet contains g :false

for each : d

for each : b

for each : c

for each : a

removeset : [d, a]

retainset : [b, c]

iterator : d

iterator : b

iterator : c

iterator : a

set is empty

以上所述是给大家介绍的Java中的HashSet详解和使用示例_动力节点Java学院整理,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对我们网站的支持!


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