唠唠SE的集合-07——HashSet

7. HashSet

底层数据结构是哈希表(元素是链表的数组)

关于这个结构，我觉得有必要用一张图来解释：

哈希表是一个数组，当一个数据（对象）要添加时，先计算对象的hashCode，来确定它应该对应数组的哪个位置，如果那个位置没有数据，则该元素放到对应位置上；如果有数据，则继续调用该对象的equals方法，与该位置的已有数据对比，如果返回true，则HashSet认为这两个数据是一样的，就不允许添加；如果返回false，则在原位置以链表的形式继续向下连接该要添加的数据。

 

所以说，哈希表依赖于哈希值存储，也就是对象的hashCode方法

HashSet的特性：

HashSet不保证迭代的插入顺序性，特别是不保证每次迭代的顺序一致。

比方说下面这段代码，我们做一个String的Set集合，看看每次输出的结果：

import java.util.HashSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("嘿嘿");
        set.add("呵呵");
        set.add("嗯呐");
        set.add("哈哈");
        set.add("好的");
        set.add("呼呼");
        System.out.println(set);
    }
}
//运行结果
//[嘿嘿, 呵呵, 哈哈, 呼呼, 嗯呐, 好的]

跟add的顺序果然不一样。。。

但所谓的迭代顺序不确定，并不是几次试验就可以试验出来的，这取决于对象的hashCode和equals，还有哈希表的内部结构。更深入的了解，戳：“不保证有序”和“保证无序”

 

既然基本数据的包装类可以，我们来试试自己写的自定义实体类吧：

import java.util.HashSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person(1, "辣条"));
        set.add(new Person(3, "冰棍"));
        set.add(new Person(4, "面包"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        for (Person person : set) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

class Person {
    private int id;
    private String name;
    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }

    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

运行之后出现了下图的异常情况：

出现异常情况的原因：

添加功能底层依赖两个方法：

    int hashCode()    

    boolean equals(Object obj)    

那我们给Person类重写hashCode方法，存储Person：

import java.util.HashSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person(1, "辣条"));
        set.add(new Person(3, "冰棍"));
        set.add(new Person(4, "面包"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        for (Person person : set) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

class Person {
    private int id;
    private String name;
    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + id;
        return result;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

运行之后：

发现仍然异常，但似乎我们有了一个意外收获：竟然以id为排序规则，升序排序了？

注意：这或许是巧合！但我们可以感觉到另外一个重点：3个id=2在一起了，这也就恰恰跟刚才的数组+链表结构呼应上了！

 

最后我们给Person类重写equals方法，存储Person：

import java.util.HashSet;

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Person> set = new HashSet<>();
        set.add(new Person(1, "辣条"));
        set.add(new Person(3, "冰棍"));
        set.add(new Person(4, "面包"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        set.add(new Person(2, "薯片"));
        for (Person person : set) {
            System.out.println(person);
        }
    }
}

class Person {
    private int id;
    private String name;
    public Person(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [id=" + id + ", name=" + name + "]";
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + id;
        return result;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        Person other = (Person) obj;
        if (id != other.id)
            return false;
        return true;
    }

    public int getId() {
        return id;
    }
    public void setId(int id) {
        this.id = id;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

运行结果：

完全正常！这也就说明了为什么自定义的实体类必须要重写hashCode和equals方法！

 

HashSet的插入原理：

当你试图把对象加入HashSet时，HashSet会使用对象的hashCode来判断对象加入的位置。

同时也会与其他已经加入的对象的hashCode进行比较，如果没有相等的hashCode，HashSet就会假设对象没有重复出现。

如果元素(对象)的hashCode值相同，并不会立即存入，而是会继续使用equals进行比较。

如果equals为true，那么HashSet认为新加入的对象重复了，所以加入失败。

如果equals为false，那么HashSet认为新加入的对象没有重复，新元素可以存入。

HashSet与List都有contains方法，List接口的实现全部使用equals，而HashSet先使用hashCode，再使用equals

 

---------------------------多唠几句--------------------------------

如果有兴趣去扒源码，会发现HashSet其实是利用了HashMap的键来做的。

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

    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
     */
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>(); // 这里new了一个HashMap
    }

另一个可以解释的位置在iterator方法里：

    /**
     * Returns an iterator over the elements in this set.  The elements
     * are returned in no particular order.
     *
     * @return an Iterator over the elements in this set
     * @see ConcurrentModificationException
     */
    public Iterator<E> iterator() {
        return map.keySet().iterator();
    }

返回的竟然是map.keySet()的iterator？？？？（黑人问号.jpg）

 

来源：oschina

链接：https://my.oschina.net/u/3041734/blog/1615982