Java1.8-HashSet-LinkedHashSet-TreeSet源码解析

HashSet

参考API文档，HashSet继承了AbstractSet类，实现了Set接口，由Hash表支持(实际上就是一个HashMap的实例)。HashSet不保证该类中set的遍历顺序，也并不保证set中数据顺序的永久不变。

HashSet允许存储空值，如果有空值，有且仅有一个。
注意，Hashset没有实现同步，即不是线程安全的，如果多个线程同时访问一个哈希集合，并且至少有一个线程修改的话，
必须要在外部进行同步；这通常是通过对自然封装该set的对象执行同步操作来完成的。如果不存在这样的对象，则应该使用 Collections.synchronizedSet 方法来封装set。最好在创建时完成这一操作，以防止对该set进行意外的不同步访问：
Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));
注意Hash Set的remove操作，如果在遍历的时候进行删除操作，可能会发生ConcurrentModificationException异常；
所以进行remove的时候，尽量使用Hashset自己的迭代器进行删除，即Iterator；在并发修改的情况下，迭代器将会很快失败；

继承关系

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable

属性

// HashSet的底层是通过HashMap来实现的，并且该HashMap字段是transient类型的， 无法序列化
private transient HashMap<E,Object> map;

// 定义该HashMap的value为一个静态无法被修改的虚拟值，因为HashSet中只需要用到key，
// 而HashMap是key-value键值对.所以，向map中添加键值对时，键值对的值固定是PRESENT
private static final Object PRESENT = new Object();

/**
 * 默认构造函数，底层初始化一个HashMap，hashMap的初始容量是16，负载因子是0.75
 */
public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}

/**
   *集合转换为HashSet的构造函数, 分为两步操作：
   * 
   * 1. 返回(c.size()/.75f) + 1 和 16两者比较大的数字，为什么呢？
   * 因为HashMap的默认初始容量是16，而负载因子是0.75，HashMap什么时候会扩容呢，是当HashMap
   * 的阈值即(初始容量*负载因子) 大于HashMap实际大小的时候，HashMap就会扩容，所以(c.size()/.75f) +1即是实际的大小；
   * 
   * 2. 将集合c的元素全部添加到HashSet中；
   * 
   * 如果参数c为null，将会抛出空指针异常；
 */
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
    map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
    addAll(c);
}

/**
 * 构造一个指定容量和负载因子的hashMap,
 * 如果初始容量或者负载因子小于0，则抛出IllegalArgumentException异常
 */
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

/**
 * 构造一个指定容量的HashMap,默认负载因子是0.75
 * 如果初始容量小于0，则抛出IllegalArgumentException异常
 */
public HashSet(int initialCapacity) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity);
}

/**
 * 构造一个指定容量和负载因子的HashSet，使用LinkedHashMap实现，这个方法不对外，只是应用于 LinkedHashSet 。
 * 其中参数dummy无实际意义，只是一个标志而已，请忽略。
 */
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

方法

HashSet中方法的实现基本都是通过HashMap来实现的，所以只要了解了HashMap，自然就明白了HashSet的方法。

不过，JDK1.8新增了一个spliterator方法：这个方法返回一个迭代器，这种迭代器被成为可分割迭代器，是Java为了并行遍历数据元素而设计的。而原先的迭代器Iterator是一种顺序迭代器，这两种迭代器可以放在一起理解。而有关并行迭代器，后续会专门有一篇文章来讲述。

public Spliterator<E> spliterator() {
        return new HashMap.KeySpliterator<E,Object>(map, 0, -1, 0, 0);
    }

LinkedHashSet

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

LinkedHashSet继承自HashSet，所有的构造方法都会调用父类HashSet的一个构造方法，使用底层的LinkedHashMap去实现功能。

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

TreeSet

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable

/**
 * 不是public的构造方法，不对外开放，供其他公有构造方法调用
 */
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
    this.m = m;
}

public TreeSet() {
    this(new TreeMap<E,Object>());
}

TreeSet默认构造方法就是new一个TreeMap，TreeSet中使用了一个NavigableMap变量来保存数据，而TreeMap又是实现了NavigableMap，这样可以多态的方式使用TreeMap来处理TreeSet。

总结

HashSet是完全基于HashMap实现的；

HashSet无序，无法保存重复数据，HashSet非线程安全，如果要使HashSet线程安全，可以使用Collections.synchronizedSet方法来实现；

对于HashSet中保存的对象，请注意正确重写其equals和hashCode方法，以保证放入的对象的唯一性。

对LinkedHashSet来讲，和HashSet与HashMap的关系类似，LinkedHashSet底层是通过LinkedHashMap来实现的，只要搞懂了LinkedHashMap，自然就懂了LinkedHashSet。

TreeSet也是同样的，TreeSet底层也是通过相应的TreeMap来实现的。