深入瞭解HashSet。
環境
- eclipse 2019-03 (4.11.0)
- jdk-12.0.1
eclipse中查看源碼的方法：按住Ctrl鍵，鼠標左鍵單擊代碼（更詳細請百度）。
容器：在Java中，“集合”有另外的用途，所以ArrayList、HashMap等皆稱爲容器類，其創建的一個對象就是一個容器。
簡介
HashSet是接口Set的一個實現類，故繼承了Set的重要特性“不接受重複元素”，HashSet還提供了最快的查詢速度。與HashSet，ArrayList等容器類比較，HashSet類中的方法實在是少得可憐。主要原因歸根於其數據存儲結構的實現是一個HashMap。
HashSet源碼分析
1、class聲明
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{...}
源碼分析：HashSet繼承自AbstractSet，實現了接口Set，Cloneable以及Serializable。
與其他容器類一樣，HashSet在繼承了抽象類AbstractSet的同時又實現了Set，目的大概是爲了Class類的getInterfaces這個方法可以直接返回Set接口。
實現Cloneable接口（標識接口），該接口不包含任何方法，實現它僅僅是爲了指示可以使用Object類中的clone()方法來進行克隆。
實現Serializable接口（標識接口），該接口不包含任何方法，實現它表示該類可以進行序列化。該接口表示所有的非transient和非static字段都可以被序列化。如果要實現transient字段與static字段的序列化保存，必須聲明writeObject和readObject方法。
2、字段
private transient HashMap<E,Object> map;
private static final Object PRESENT = new Object();
源碼分析：
map：聲明爲HashMap<E,Object>，用於HashMap中存儲元素
PRESENT：指向Object對象，用於map中的value值（map中添加元素的時候要求key和value，其value均爲PRESENT）
3、構造方法
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
源碼分析：HashSet中向客戶端提供了四個可訪問的構造方法，四個方法都是根據HashMap的構造器來設計的。
HashSet()：無參構造器。直接調用HashMap中的無參構造器初始化map，默認大小16（實際可用16x0.75=12）。
HashSet(Collection<? extends E> c)：根據已有的Collection容器對象創建新的HashMap對象。新的HashMap對象的容量最小爲16。
HashSet(int initialCapacity,float loadFactor)：傳入創建HashMap對象時需要的初始容量initialCapacity和容量因子loadFactor。調用對應的HashMap構造器
HashSet(int initialCapacity)：傳入創建HashMap對象時需要的初始容量initialCapacity，調用對應的HashMap構造器。容量因子爲默認值0.75f。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)：該方法不向客戶端開放，創建一個LinkedHashMap對象，將map指向該對象。
4、添加元素add()
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
源碼分析：HashSet中添加元素add(E e)實際調用了HashMap中的put(e,PRESENT)，其中e爲HashSet中要添加的元素也是HashMap中的key值，PRESENT則是HashMap中的value值（一個Object對象）。
5、刪除元素remove()
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
源碼分析：HashSet中刪除元素remove(Object o)實際調用了HashMap中的remove(o)，其中o是HashSet中要刪除的元素也是HashMap中的key值
6、size(),isEmpty(),contains(),clear(),clone()
public int size() {
return map.size();
}
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
public void clear() {
map.clear();
}
@SuppressWarnings("unchecked")
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(e);
}
}
源碼分析：size(),isEmpty(),contains(),clear()以及clone()內部實現都是調用的HashMap中的方法，唯一要注意的是contains(Object o)中調用的並不是HashMap中的contains(Object o)而是containsKey(Object o)，原因很簡單，因爲HashSet中的元素實際上是HashMap中的key值。這也能說明爲什麼HashMap中有keySet()方法可以獲得所有的key值組成的Set集合了。
在clone()中有用到super.clone()，這裏的super.clone()指的是Object類中的clone()，在類Object中的clone()是一個本地方法。
7、itreator()
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
源碼分析：
iterator()直接調用了HashMap中的keySet()中獲得一個擁有所有key值的Set集合，接着調用Set實現類中的iterator()返回一個迭代器對象。
8、實現序列化
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 (E e : map.keySet())
s.writeObject(e);
}
/**
* Reconstitute the {@code HashSet} instance from a stream (that is,
* deserialize it).
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read capacity and verify non-negative.
int capacity = s.readInt();
if (capacity < 0) {
throw new InvalidObjectException("Illegal capacity: " +
capacity);
}
// Read load factor and verify positive and non NaN.
float loadFactor = s.readFloat();
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) {
throw new InvalidObjectException("Illegal load factor: " +
loadFactor);
}
// Read size and verify non-negative.
int size = s.readInt();
if (size < 0) {
throw new InvalidObjectException("Illegal size: " +
size);
}
// Set the capacity according to the size and load factor ensuring that
// the HashMap is at least 25% full but clamping to maximum capacity.
capacity = (int) Math.min(size * Math.min(1 / loadFactor, 4.0f),
HashMap.MAXIMUM_CAPACITY);
// Constructing the backing map will lazily create an array when the first element is
// added, so check it before construction. Call HashMap.tableSizeFor to compute the
// actual allocation size. Check Map.Entry[].class since it's the nearest public type to
// what is actually created.
SharedSecrets.getJavaObjectInputStreamAccess()
.checkArray(s, Map.Entry[].class, HashMap.tableSizeFor(capacity));
// Create backing HashMap
map = (((HashSet<?>)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap<>(capacity, loadFactor) :
new HashMap<>(capacity, loadFactor));
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
E e = (E) s.readObject();
map.put(e, PRESENT);
}
}
源碼分析：writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)方法和readObject(java.io.ObjectInputStream s)方法是實現序列化的兩個重要方法，聲明這兩個方法的目的是爲了實現自己可控制的序列化
序列化時，ObjectOutputStream會採用反射查找Serializable實現類內部是否聲明瞭這兩個方法，若有，則調用該方法。否則將採用默認的序列化進程。
總結
- Set不保存重複元素，它具有與Collection完全一樣的接口，因此沒有任何額外的功能。
- Set是利用HashMap中的散列機制來存儲元素的，這樣可以保證元素的唯一性。
- HashSet存儲數據的結構就是一個HashMap對象，HashSet中要存儲的數據對應的就是HashMap中的key值，其HashMap中的value值均爲一個Object對象
- 因爲HashMap中並沒有對應的修改key和直接獲得key的方法，所以在HashSet中只有增加add()和刪除remove()而沒有修改和查看，唯一能查看元素的方法是直接獲得一個迭代器對象，遍歷獲得所有的元素值。