(转)JAVA HashSet 去除重复值原理

Java中的set是一个不包含重复元素的集合,确切地说,是不包含e1.equals(e2)的元素对。Set中允许添加null。Set不能保证集合里元素的顺序。

在往set中添加元素时,如果指定元素不存在,则添加成功。也就是说,如果set中不存在(e==null ? e1==null : e.queals(e1))的元素e1,则e1能添加到set中。

下面以set的一个实现类HashSet为例,简单介绍一下set不重复实现的原理:

[java] view plain copy print?

  1. package com.darren.test.overide;  
  2. public class CustomString {  
  3. private String value;  
  4. public CustomString() {  
  5. this("");  
  6.     }  
  7. public CustomString(String value) {  
  8. this.value = value;  
  9.     }  
  10. }  
package com.darren.test.overide;

public class CustomString {
    private String value;

    public CustomString() {
        this("");
    }

    public CustomString(String value) {
        this.value = value;
    }
}

[java] view plain copy print?

  1. package com.darren.test.overide;  
  2. import java.util.HashSet;  
  3. import java.util.Set;  
  4. public class HashSetTest {  
  5. public static void main(String[] args) {  
  6.         String a = new String("A");  
  7.         String b = new String("A");  
  8.         CustomString c = new CustomString("B");  
  9.         CustomString d = new CustomString("B");  
  10.         System.out.println("a.equals(b) == " + a.equals(b));  
  11.         System.out.println("c.equals(d) == " + c.equals(d));  
  12.         Set<Object> set = new HashSet<Object>();  
  13.         set.add(a);  
  14.         set.add(b);  
  15.         set.add(c);  
  16.         set.add(d);  
  17.         System.out.println("set.size() == " + set.size());  
  18. for (Object object : set) {  
  19.             System.out.println(object);  
  20.         }  
  21.     }  
  22. }  
package com.darren.test.overide;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class HashSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        String a = new String("A");
        String b = new String("A");
        
        CustomString c = new CustomString("B");
        CustomString d = new CustomString("B");
        
        System.out.println("a.equals(b) == " + a.equals(b));
        System.out.println("c.equals(d) == " + c.equals(d));
        
        Set<Object> set = new HashSet<Object>();
        set.add(a);
        set.add(b);
        set.add(c);
        set.add(d);
        
        System.out.println("set.size() == " + set.size());
        
        for (Object object : set) {
            System.out.println(object);
        }
    }
}

运行结果如下:

[plain] view plain copy print?

  1. a.equals(b) == true  
  2. c.equals(d) == false  
  3. set.size() == 3  
  4. com.darren.test.overide.CustomString@2c39d2  
  5. A  
  6. com.darren.test.overide.CustomString@5795ce  
a.equals(b) == true
c.equals(d) == false
set.size() == 3
com.darren.test.overide.CustomString@2c39d2
A
com.darren.test.overide.CustomString@5795ce

也许你已经看出关键来了,没错就是equals方法。这么说还是不恰当,准确的说应该是equals和hashcode方法。为什么这么说呢,让我们改一改CustomString类在进行测试:

[java] view plain copy print?

  1. package com.darren.test.overide;  
  2. public class CustomString {  
  3. private String value;  
  4. public CustomString() {  
  5. this("");  
  6.     }  
  7. public CustomString(String value) {  
  8. this.value = value;  
  9.     }  
  10. @Override  
  11. public boolean equals(Object obj) {  
  12. if (this == obj) {  
  13. return true;  
  14.         } else if (obj instanceof CustomString) {  
  15.             CustomString customString = (CustomString) obj;  
  16. return customString.value.equals(value);  
  17.         } else {  
  18. return false;  
  19.         }  
  20.     }  
  21. }  
package com.darren.test.overide;

public class CustomString {
    private String value;

    public CustomString() {
        this("");
    }

    public CustomString(String value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            
            return true;
        } else if (obj instanceof CustomString) {
            CustomString customString = (CustomString) obj;
            
            return customString.value.equals(value);
        } else {
            
            return false;
        }
    }
}

测试结果:

[html] view plain copy print?

  1. a.equals(b) == true  
  2. c.equals(d) == true  
  3. set.size() == 3  
  4. com.darren.test.overide.CustomString@12504e0  
  5. A  
  6. com.darren.test.overide.CustomString@1630eb6  
a.equals(b) == true
c.equals(d) == true
set.size() == 3
com.darren.test.overide.CustomString@12504e0
A
com.darren.test.overide.CustomString@1630eb6

这次的equals返回值都为true,但是set的size还是3

让我们继续改

[java] view plain copy print?

  1. package com.darren.test.overide;  
  2. public class CustomString {  
  3. private String value;  
  4. public CustomString() {  
  5. this("");  
  6.     }  
  7. public CustomString(String value) {  
  8. this.value = value;  
  9.     }  
  10. @Override  
  11. public int hashCode() {  
  12. // return super.hashCode();  
  13. return 1;  
  14.     }  
  15. }  
package com.darren.test.overide;

public class CustomString {
    private String value;

    public CustomString() {
        this("");
    }

    public CustomString(String value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // return super.hashCode();
        return 1;
    }
}

再看结果:

[plain] view plain copy print?

  1. a.equals(b) == true  
  2. c.equals(d) == false  
  3. set.size() == 3  
  4. com.darren.test.overide.CustomString@1  
  5. com.darren.test.overide.CustomString@1  
  6. A  
a.equals(b) == true
c.equals(d) == false
set.size() == 3
com.darren.test.overide.CustomString@1
com.darren.test.overide.CustomString@1
A

只重写hashCode方法,不重写equals方法也不行

最后再改一改

[java] view plain copy print?

  1. package com.darren.test.overide;  
  2. public class CustomString {  
  3. private String value;  
  4. public CustomString() {  
  5. this("");  
  6.     }  
  7. public CustomString(String value) {  
  8. this.value = value;  
  9.     }  
  10. @Override  
  11. public boolean equals(Object obj) {  
  12. if (this == obj) {  
  13. return true;  
  14.         } else if (obj instanceof CustomString) {  
  15.             CustomString customString = (CustomString) obj;  
  16. return customString.value.equals(value);  
  17.         } else {  
  18. return false;  
  19.         }  
  20.     }  
  21. @Override  
  22. public int hashCode() {  
  23. // return super.hashCode();  
  24. return 1;  
  25.     }  
  26. }  
package com.darren.test.overide;

public class CustomString {
    private String value;

    public CustomString() {
        this("");
    }

    public CustomString(String value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {

            return true;
        } else if (obj instanceof CustomString) {
            CustomString customString = (CustomString) obj;

            return customString.value.equals(value);
        } else {

            return false;
        }
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // return super.hashCode();
        return 1;
    }
}

最后结果:

[plain] view plain copy print?

  1. a.equals(b) == true  
  2. c.equals(d) == true  
  3. set.size() == 2  
  4. com.darren.test.overide.CustomString@1  
  5. A  
a.equals(b) == true
c.equals(d) == true
set.size() == 2
com.darren.test.overide.CustomString@1
A

可以了,证明需要重写equals方法和hashCode方法,来看原理:

java.lnag.Object中对hashCode的约定:

1. 在一个应用程序执行期间,如果一个对象的equals方法做比较所用到的信息没有被修改的话,则对该对象调用hashCode方法多次,它必须始终如一地返回同一个整数。 2. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是相等的,则调用这两个对象中任一对象的hashCode方法必须产生相同的整数结果。 3. 如果两个对象根据equals(Object o)方法是不相等的,则调用这两个对象中任一个对象的hashCode方法,不要求产生不同的整数结果。但如果能不同,则可能提高散列表的性能。

在HashSet中,基本的操作都是有HashMap底层实现的,因为HashSet底层是用HashMap存储数据的。当向HashSet中添加元素的时候,首先计算元素的hashcode值,然后用这个(元素的hashcode)%(HashMap集合的大小)+1计算出这个元素的存储位置,如果这个位置位空,就将元素添加进去;如果不为空,则用equals方法比较元素是否相等,相等就不添加,否则找一个空位添加。

如下是HashSet的部分源码:

[java] view plain copy print?

  1. package java.util;  
  2. public class HashSet<E> extends AbstractSet<E>   
  3. implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
  4. {  
  5. static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;     
  6. // 底层使用HashMap来保存HashSet中所有元素。     
  7. private transient HashMap<E,Object> map;     
  8. // 定义一个虚拟的Object对象作为HashMap的value,将此对象定义为static final。     
  9. private static final Object PRESENT = new Object();     
  10. /**  
  11.      * 默认的无参构造器,构造一个空的HashSet。  
  12.      *   
  13.      * 实际底层会初始化一个空的HashMap,并使用默认初始容量为16和加载因子0.75。  
  14.      */     
  15. public HashSet() {  
  16.         map = new HashMap<E,Object>();  
  17.     }  
  18. /**  
  19.      * 构造一个包含指定collection中的元素的新set。  
  20.      *  
  21.      * 实际底层使用默认的加载因子0.75和足以包含指定  
  22.      * collection中所有元素的初始容量来创建一个HashMap。  
  23.      * @param c 其中的元素将存放在此set中的collection。  
  24.      */     
  25. public HashSet(Collection< extends E> c) {  
  26.         map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
  27.         addAll(c);  
  28.     }  
  29. /**  
  30.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个空的HashSet。  
  31.      *  
  32.      * 实际底层以相应的参数构造一个空的HashMap。  
  33.      * @param initialCapacity 初始容量。  
  34.      * @param loadFactor 加载因子。  
  35.      */     
  36. public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
  37.         map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
  38.     }  
  39. /**  
  40.      * 以指定的initialCapacity构造一个空的HashSet。  
  41.      *  
  42.      * 实际底层以相应的参数及加载因子loadFactor为0.75构造一个空的HashMap。  
  43.      * @param initialCapacity 初始容量。  
  44.      */     
  45. public HashSet(int initialCapacity) {  
  46.         map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);  
  47.     }  
  48. /**  
  49.      * 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。  
  50.      * 此构造函数为包访问权限,不对外公开,实际只是是对LinkedHashSet的支持。  
  51.      *  
  52.      * 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。  
  53.      * @param initialCapacity 初始容量。  
  54.      * @param loadFactor 加载因子。  
  55.      * @param dummy 标记。  
  56.      */     
  57.     HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {  
  58.         map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);  
  59.     }  
  60. /**  
  61.      * 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。  
  62.      *   
  63.      * 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。  
  64.      * 可见HashSet中的元素,只是存放在了底层HashMap的key上,  
  65.      * value使用一个static final的Object对象标识。  
  66.      * @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。  
  67.      */     
  68. @Override  
  69. public Iterator<E> iterator() {  
  70. return map.keySet().iterator();  
  71.     }  
  72. /**  
  73.      * 返回此set中的元素的数量(set的容量)。  
  74.      *  
  75.      * 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量,就得到该Set中元素的个数。  
  76.      * @return 此set中的元素的数量(set的容量)。  
  77.      */     
  78. @Override  
  79. public int size() {  
  80. return map.size();  
  81.     }  
  82. /**  
  83.      * 如果此set不包含任何元素,则返回true。  
  84.      *  
  85.      * 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。  
  86.      * @return 如果此set不包含任何元素,则返回true。  
  87.      */     
  88. @Override  
  89. public boolean isEmpty() {  
  90. return map.isEmpty();  
  91.     }  
  92. /**  
  93.      * 如果此set包含指定元素,则返回true。  
  94.      * 更确切地讲,当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))  
  95.      * 的e元素时,返回true。  
  96.      *  
  97.      * 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。  
  98.      * @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。  
  99.      * @return 如果此set包含指定元素,则返回true。  
  100.      */     
  101. @Override  
  102. public boolean contains(Object o) {  
  103. return map.containsKey(o);  
  104.     }  
  105. /**  
  106.      * 如果此set中尚未包含指定元素,则添加指定元素。  
  107.      * 更确切地讲,如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))  
  108.      * 的元素e2,则向此set 添加指定的元素e。  
  109.      * 如果此set已包含该元素,则该调用不更改set并返回false。  
  110.      *  
  111.      * 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。  
  112.      * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时,当新放入HashMap的Entry中key  
  113.      * 与集合中原有Entry的key相同(hashCode()返回值相等,通过equals比较也返回true),  
  114.      * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value,但key不会有任何改变,  
  115.      * 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时,新添加的集合元素将不会被放入HashMap中,  
  116.      * 原来的元素也不会有任何改变,这也就满足了Set中元素不重复的特性。  
  117.      * @param e 将添加到此set中的元素。  
  118.      * @return 如果此set尚未包含指定元素,则返回true。  
  119.      */     
  120. @Override  
  121. public boolean add(E e) {  
  122. return map.put(e, PRESENT)==null;  
  123.     }  
  124. /**  
  125.      * 如果指定元素存在于此set中,则将其移除。  
  126.      * 更确切地讲,如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e,  
  127.      * 则将其移除。如果此set已包含该元素,则返回true  
  128.      * (或者:如果此set因调用而发生更改,则返回true)。(一旦调用返回,则此set不再包含该元素)。  
  129.      *  
  130.      * 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。  
  131.      * @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。  
  132.      * @return 如果set包含指定元素,则返回true。  
  133.      */     
  134. @Override  
  135. public boolean remove(Object o) {  
  136. return map.remove(o)==PRESENT;  
  137.     }  
  138. /**  
  139.      * 从此set中移除所有元素。此调用返回后,该set将为空。  
  140.      *  
  141.      * 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。  
  142.      */     
  143. @Override  
  144. public void clear() {  
  145.         map.clear();  
  146.     }  
  147. }  

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