作者：像一只狗
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Set 集合概述

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由于本篇文章主要叙述 Set 容器以及和 Map 容器之间关系，我们只需要关注上述集合图谱中 Set 部分。可以看出 Set 主要的实现类有 HashSet 和 TreeSet 以及没有画出的 LinkedHashSet。其中 HashSet 的实现依赖于 HashMap， TreeSet 的实现依赖于 TreeMap，LinkedHashSet 的实现依赖于 LinkedHashMap。

从各个实现类的声明也可以看出其继承关系

  1. public class HashSet<E>
  2.     extends AbstractSet<E>
  3.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
  6. public class LinkedHashSet<E>
  7.        extends HashSet<E>
  8.        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable 
  10. public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
  11.     implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable

在看 Set 的源码之前，我们先概括的说下 Set 集合的特点

  1. HashSet 底层是数组 + 单链表 + 红黑树的数据结构
  2. LinkedHashSet 底层是 数组 + 单链表 + 红黑树 + 双向链表的数据结构
  3. Set 不允许存储重复元素，允许存储 null
  4. HashSet 存储元素是无序且不等于访问顺序
  5. LinkedHashSet 存储元素是无序的，但是由于双向链表的存在，迭代时获取元素的顺序等于元素的添加顺序，注意这里不是访问顺序

HashSet 的源码分析

HashSet 源码只有短短的 300 行，上文也阐述了实现依赖于 HashMap，这一点充分体现在其构造方法和成员变量上。我们来看下 HashSet 的构造方法和成员变量：

  1.  // HashSet 真实的存储元素结构
  2.  private transient HashMap<E,Object> map;
  4.  // 作为各个存储在 HashMap 元素的键值对中的 Value
  5.  private static final Object PRESENT = new Object();
  7.  //空参数构造方法 调用 HashMap 的空构造参数  
  8.  //初始化了 HashMap 中的加载因子 loadFactor = 0.75f
  9.  public HashSet() {
  10.         map = new HashMap<>();
  11.  }
  13.  //指定期望容量的构造方法
  14.  public HashSet(int initialCapacity) {
  15.     map = new HashMap<>(initialCapacity);
  16.  }
  17.  //指定期望容量和加载因子
  18.  public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
  19.     map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
  20.  }
  21.  //使用指定的集合填充Set
  22.  public HashSet(Collection<? extends E> c) {
  23.         //调用  new HashMap<>(initialCapacity) 其中初始期望容量为 16 和 c 容量 / 默认 load factor 后 + 1的较大值
  24.         map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
  25.         addAll(c);
  26.  }
  28.  // 该方法为 default 访问权限，不允许使用者直接调用，目的是为了初始化 LinkedHashSet 时使用
  29.  HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
  30.         map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
  31.  }


通过 HashSet 的构造参数我们可以看出每个构造方法，都调用了对应的 HashMap 的构造方法用来初始化成员变量 map ，因此我们可以知道，HashSet 的初始容量也为 1<<4 即16，加载因子默认也是 0.75f。
add方法

  1.   /**
  2.      * Adds the specified element to this set if it is not already present.
  3.      * More formally, adds the specified element <tt>e</tt> to this set if
  4.      * this set contains no element <tt>e2</tt> such that
  5.      * <tt>(e==null&nbsp;?&nbsp;e2==null&nbsp;:&nbsp;e.equals(e2))</tt>.
  6.      * If this set already contains the element, the call leaves the set
  7.      * unchanged and returns <tt>false</tt>.
  8.      *
  9.      * @param e element to be added to this set
  10.      * @return <tt>true</tt> if this set did not already contain the specified
  11.      * element
  12.      */
  13.     public boolean add(E e) {
  14.         return map.put(e, PRESENT)==null;
  15.     }

除了 add 方法外 HashSet 实现了 Set 接口中的其他方法这些方法有：

        return map.size();
}

public boolean isEmpty() {
   return map.isEmpty();
}

public boolean contains(Object o) {
   return map.containsKey(o);
}

//调用 remove(Object key)  方法去移除对应的键值对
public boolean remove(Object o) {
   return map.remove(o)==PRESENT;
}

public void clear() {
   map.clear();
}

// 返回一个 map.keySet 的 HashIterator 来作为 Set 的迭代器
public Iterator<E> iterator() {
   return map.keySet().iterator();
}

迭代器

//HashMap 中的迭代器

final class KeyIterator extends HashIterator
   implements Iterator<K> {
   public final K next() { return nextNode().key; }
}

final class ValueIterator extends HashIterator
   implements Iterator<V> {
   public final V next() { return nextNode().value; }
}

final class EntryIterator extends HashIterator
   implements Iterator<Map.Entry<K,V>> {
   public final Map.Entry<K,V> next() { return nextNode(); }
}