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這篇文章主要介紹“Java集合類之HashSet實例分析”，在日常操作中，相信很多人在Java集合類之HashSet實例分析問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Java集合類之HashSet實例分析”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！
Set接口對象存放的數據是沒有重復，且數據是無序存放的（添加順序和存放順序不一致，但是這個存放的順序是固定的，不會隨機變化）
代碼示例：
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
/**
* Set接口方法
*/
public class SetTest {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
Set set = new HashSet();
// 添加
set.add("dahe");
set.add("wangwei");
set.add(521);
set.add(521);
set.add(null);
System.out.println(set);
// 遍歷Set
// 迭代器
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
}
// 增強for
for (Object o : set) {
System.out.println(o);
}
}
}HashSet的底層其實，是HashMap：維護的是一個數組 + 單向鏈表
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}HashSet不保證存放元素的順序和取出的順序一致，這取決于hash后，再確定索引的結果
代碼示例：
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
* HashSet
*/
public class HashSetText {
@SuppressWarnings({"all"})
public static void main(String[] args) {
Set hashSet = new HashSet();
// 添加
hashSet.add("dahe");
// 添加成功，返回true，失敗返回false
System.out.println(hashSet.add("qian"));
System.out.println(hashSet.add("qian"));
System.out.println(hashSet);
// 添加對象，以下是不同的對象
hashSet.add(new DDD("aaa"));
hashSet.add(new DDD("aaa"));
System.out.println(hashSet);
// 經典面試題，以下的兩個只能添加一個
hashSet.add(new String("hsp"));
hashSet.add(new String("hsp"));
System.out.println(hashSet);
}
}
class DDD {
private String name;
public DDD(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "DDD{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}針對如下的代碼對java的擴容機制進行分析：
hashSet.add("dahe");
System.out.println(hashSet.add("qian"));
System.out.println(hashSet.add("qian"));執行add操作：（傳入待添加的值e和PRESENT，這里的PRESENT只起到一個占位的效果）
private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}繼續步入：
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}在進入putVal方法之前，我們先來看一下這個hash的算法：
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}如果待添加的數據為null，則返回0值，否則返回hash算法的結果（此算法可以極大的防止沖突的發生）
執行putVal方法：這個方法很重要（且復雜）！
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}不要慌，我們來一步一步進行分析：
先來看一下這個東西：
Node<K,V>[] tab;
這個是存放Map Node節點的數組，如果你精通數據結構鄰接表，對這個數組應該很熟悉，tab里面的存儲結構是這樣的：（下圖僅作示例）
當這個節點數組為空或者大小為0的時候，會觸發這個操作：（tab先進行resize操作，隨后返回給n一個處理后數組的大小）
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length;
那這個resize操作到底是什么呢？我們步入來看看它的真面目：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}由于初始化tab為null，經過一番操作，會執行如下的代碼，這里給計算了新數組的空間大小：
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
DEFAULT_INITIAL_CAPACITY的定義，默認表的大小為16：
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
下面這里是JDK設計者的聰明所在，tab數組并非用到空之后擴容，而是內部有一個臨界的值newThr，所用的空間達到臨界的值會觸發擴容機制 （容量*2），起到一個緩沖的效果，這樣做主要是為了防止阻塞
注意：這里的空間指的是全部節點的數量，而非tab元素的個數
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
一切準備就緒，開始擴容（這里初始化擴容的tab容量為16）：
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab;
我們再回到putVal方法，看一下接下來會發生什么有趣的事情
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
根據key得到hash，去計算該key應該存放到table表的那個索引位置，并把這個位置對象賦值給p，如果p為null的話，表示該索引位置還沒有存放過任何的數據，就在tab[i]位置創建一個Node，創建完新Node之后，它在tab數組中的存儲結構就變成了這樣：
繼續向下走，修改次數 + 1，并且還要判斷一次tab元素數量是否大于了臨界值，如果大于了臨界值，進行擴容操作：
++modCount; if (++size > threshold) resize();
最后，返回null，代表一切操作成功！
至此，初次添加數據的操作就已經完成了！
初次添加數據的結構其實很簡單，更加困難的是第二次添加數據的操作
我們繼續步入，再次追到putVal方法：
和初次添加不同的是，不會再進入下面的語句，而是向下執行：
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length;
直接判斷計算得出的tab索引位置有沒有數據，沒有的話（實驗的值沒有）繼續新建節點：
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
添加完數據后，tab里面的結構就變成了這樣：
此時存在兩個key是相等的，那么下面的語句必然不會為空，因為key相等，那么他們hash過后的值也會相等：
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
繼續步入，走到else里面，我們來看一下if語句里面的內容：
if (p.hash == hash && ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) e = p;
如果當前索引位置對應的鏈表的第一個元素和準備添加的key的hash值一樣
并且滿足準備：（比較地址和值）
加入的key和p指向的Node節點的key是同一個對象
不是同一個對象，但是通過equals比較過后相同
這時就不能加入，執行：e = p;
再來看看else if語句：
判斷p是不是一顆紅黑樹，如果是的話就按照紅黑樹的方式進行比較：
else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
再看看else語句：
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}當前索引位置已經是一個鏈表。會依次和該鏈表的每一個節點進行比較，有重復的直接break掉，沒有重復的進行掛載
注意：在添加新節點之后，需要進行一次鏈表長度判斷，看下當前鏈表中是否已經有8個節點了，如果已經存在了8個節點，會通過treeifyBin方法嘗試進化鏈表為紅黑樹
有趣的是，在進化紅黑樹的代碼中，存在下面這兩行：
if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY) resize();
這里面的MIN_TREEIFY_CAPACITY定義如下：
static final int MIN_TREEIFY_CAPACITY = 64;
也就是說，如果tab長度小于64，不會馬上進行樹化，會先進行tab擴容操作！
到此，關于“Java集合類之HashSet實例分析”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！
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