深入了解HashSet。
环境
- eclipse 2019-03 (4.11.0)
- jdk-12.0.1
eclipse中查看源码的方法：按住Ctrl键，鼠标左键单击代码（更详细请百度）。
容器：在Java中，“集合”有另外的用途，所以ArrayList、HashMap等皆称为容器类，其创建的一个对象就是一个容器。
简介
HashSet是接口Set的一个实现类，故继承了Set的重要特性“不接受重复元素”，HashSet还提供了最快的查询速度。与HashSet，ArrayList等容器类比较，HashSet类中的方法实在是少得可怜。主要原因归根于其数据存储结构的实现是一个HashMap。
HashSet源码分析
1、class声明
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{...}
源码分析：HashSet继承自AbstractSet，实现了接口Set，Cloneable以及Serializable。
与其他容器类一样，HashSet在继承了抽象类AbstractSet的同时又实现了Set，目的大概是为了Class类的getInterfaces这个方法可以直接返回Set接口。
实现Cloneable接口（标识接口），该接口不包含任何方法，实现它仅仅是为了指示可以使用Object类中的clone()方法来进行克隆。
实现Serializable接口（标识接口），该接口不包含任何方法，实现它表示该类可以进行序列化。该接口表示所有的非transient和非static字段都可以被序列化。如果要实现transient字段与static字段的序列化保存，必须声明writeObject和readObject方法。
2、字段
private transient HashMap<E,Object> map;
private static final Object PRESENT = new Object();
源码分析：
map：声明为HashMap<E,Object>，用于HashMap中存储元素
PRESENT：指向Object对象，用于map中的value值（map中添加元素的时候要求key和value，其value均为PRESENT）
3、构造方法
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);
}
源码分析：HashSet中向客户端提供了四个可访问的构造方法，四个方法都是根据HashMap的构造器来设计的。
HashSet()：无参构造器。直接调用HashMap中的无参构造器初始化map，默认大小16（实际可用16x0.75=12）。
HashSet(Collection<? extends E> c)：根据已有的Collection容器对象创建新的HashMap对象。新的HashMap对象的容量最小为16。
HashSet(int initialCapacity,float loadFactor)：传入创建HashMap对象时需要的初始容量initialCapacity和容量因子loadFactor。调用对应的HashMap构造器
HashSet(int initialCapacity)：传入创建HashMap对象时需要的初始容量initialCapacity，调用对应的HashMap构造器。容量因子为默认值0.75f。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)：该方法不向客户端开放，创建一个LinkedHashMap对象，将map指向该对象。
4、添加元素add()
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
源码分析：HashSet中添加元素add(E e)实际调用了HashMap中的put(e,PRESENT)，其中e为HashSet中要添加的元素也是HashMap中的key值，PRESENT则是HashMap中的value值（一个Object对象）。
5、删除元素remove()
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
源码分析：HashSet中删除元素remove(Object o)实际调用了HashMap中的remove(o)，其中o是HashSet中要删除的元素也是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);
}
}
源码分析：size(),isEmpty(),contains(),clear()以及clone()内部实现都是调用的HashMap中的方法，唯一要注意的是contains(Object o)中调用的并不是HashMap中的contains(Object o)而是containsKey(Object o)，原因很简单，因为HashSet中的元素实际上是HashMap中的key值。这也能说明为什么HashMap中有keySet()方法可以获得所有的key值组成的Set集合了。
在clone()中有用到super.clone()，这里的super.clone()指的是Object类中的clone()，在类Object中的clone()是一个本地方法。
7、itreator()
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
源码分析：
iterator()直接调用了HashMap中的keySet()中获得一个拥有所有key值的Set集合，接着调用Set实现类中的iterator()返回一个迭代器对象。
8、实现序列化
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);
}
}
源码分析：writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)方法和readObject(java.io.ObjectInputStream s)方法是实现序列化的两个重要方法，声明这两个方法的目的是为了实现自己可控制的序列化
序列化时，ObjectOutputStream会采用反射查找Serializable实现类内部是否声明了这两个方法，若有，则调用该方法。否则将采用默认的序列化进程。
总结
- Set不保存重复元素，它具有与Collection完全一样的接口，因此没有任何额外的功能。
- Set是利用HashMap中的散列机制来存储元素的，这样可以保证元素的唯一性。
- HashSet存储数据的结构就是一个HashMap对象，HashSet中要存储的数据对应的就是HashMap中的key值，其HashMap中的value值均为一个Object对象
- 因为HashMap中并没有对应的修改key和直接获得key的方法，所以在HashSet中只有增加add()和删除remove()而没有修改和查看，唯一能查看元素的方法是直接获得一个迭代器对象，遍历获得所有的元素值。