极客笔记Java中的HashSet
在Java中，HashSet是一个常用的集合类，用于存储一组不重复的对象。其内部实现基于哈希表，因此它具有常数时间的插入和查找操作的优点。在本文中，我们将介绍HashSet的使用方法及其原理。
1. HashSet的基本使用
在Java中，HashSet类继承自AbstractSet类，同时实现了Set接口，因此可以使用Set和Collection的所有方法。下面是一个简单的使用HashSet的示例：
import java.util.HashSet;
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
// 创建HashSet对象
HashSet<String> set = new HashSet<String>();
// 添加元素
set.add("apple");
set.add("banana");
set.add("orange");
// 遍历元素
for (String s : set) {
System.out.println(s);
}
// 判断元素是否存在
if (set.contains("apple")) {
System.out.println("set contains apple");
}
// 删除元素
set.remove("banana");
System.out.println(set);
// 清空set
set.clear();
System.out.println(set);
}
}
运行上面的代码，将会输出以下内容：
orange
banana
apple
set contains apple
[orange, apple]
[]
可以看到，HashSet中的元素是无序的，且不重复。另外，Set接口中的contains()方法和remove()方法都可以直接使用。
2. HashSet的原理
在HashSet中，每个元素都被哈希成一个整数值，这个值被用来索引一个指定的桶（bucket）中。桶是由LinkedList对象构成的数组，LinkedList用于解决哈希冲突。当桶中的元素超过一个特定的阈值（默认为8），桶将被转换为红黑树，以更快地进行插入，删除和查找操作。
在HashSet中使用的哈希函数是由hashCode()方法提供的。每个Java对象都有一个hashCode()方法，该方法返回该对象的哈希值。在Java中，默认情况下，hashCode()方法返回的哈希值是根据对象的存储地址计算出来的。因此，如果两个对象的存储地址不同，它们的哈希值也将不同。
但是，为了保证HashSet的正确性，除了使用对象存储地址计算哈希值外，还要覆盖对象的hashCode()方法。根据hashCode()方法的规范，如果两个对象通过equals()方法比较返回true，则它们的哈希值必须相等。因此在使用HashSet时，应该同时重写hashCode()和equals()方法。下面是一个简单的例子，展示了如何将一个自定义对象添加到HashSet中。
import java.util.HashSet;
public class Employee {
private int id;
private String name;
public Employee(int id, String name) {
this.id = id;
this.name = name;
}
public int getId() {
return id;
}
public String getName() {
return name;
}
@Override
public int hashCode() {
return id;
}
@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (obj == null || !(obj instanceof Employee)) {
return false;
}
Employee other = (Employee) obj;
return (this.id == other.id && this.name.equals(other.name));
}
public static void main(String[] args) {
HashSet<Employee> employees = new HashSet<Employee>();
Employee e1 = new Employee(1, "John");
Employee e2 = new Employee(2, "Mary");
Employee e3 = new Employee(1, "Tom");
employees.add(e1);
employees.add(e2);
employees.add(e3);
for (Employee e : employees) {
System.out.println(e.getId() + ", " + e.getName());
}
}
}
运行上面的代码，将会输出以下内容：
1, Tom
2, Mary
可以看到，由于我们在Employee类中重写了hashCode()方法和equals()方法，因此即使e1和e3的id相同，它们仍然可以被添加到HashSet中，且e1和e3只会算一次。
3. HashSet的使用注意事项
虽然HashSet是一个非常好用的集合类，但在使用时需要注意一些问题。下面是几个需要注意的点：
3.1 集合中的元素应该是不可变的
在将对象添加到HashSet中时，应该尽可能地将其设计成不可变的。这是因为如果元素是可变的，并且元素被修改了，那么它的哈希值也会改变，从而导致元素无法被找到或删除。
3.2 不要从多线程中访问同一HashSet对象
HashSet是非线程安全的，如果需要从多线程中访问同一个HashSet对象，应该使用ConcurrentHashMap或CopyOnWriteArraySet等线程安全的集合类。
3.3 限制元素数量
由于HashSet是基于哈希表的，当元素数量过多时，哈希表的性能会下降，因此应该尽可能的限制元素数量。可以在创建HashSet对象时，指定初始容量和负载因子来限制元素数量。
3.4 谨防空指针异常
在使用HashSet时，应该始终检查元素是否是空的。如果元素是空的，则将会抛出空指针异常。
结论
HashSet是Java中常用的集合类之一，它提供了高效的插入、查找和删除操作，并确保集合中的元素不重复。在使用HashSet时，应该重写对象的hashCode()和equals()方法，保证元素添加到集合中时能够正确地被哈希到指定的桶中。此外，还需要注意元素的不变性、线程安全、限制元素数量和空指针异常等问题。