Set接口与HashSet详解

Set接口简介

Set接口用于存储无序的，不可重复的数据。其核心特性是无序性和不可重复性。与Collection接口不同，Set接口没有定义新的方法，所有操作都基于Collection中的方法实现。

Set的基本要求

任何类如果想实现Set接口，必须重写以下两个方法：

hashCode()：确保相等的对象具有相同的散列码。

equals()：判断两个对象是否相等时，遵循以下规则：

如果两个对象是同一个类实例，返回true。

如果两个对象是不同类实例，返回false。

这些方法的设计必须保持一致性，避免因散列码不一致导致的逻辑错误。

HashSet的底层实现

HashSet的底层采用哈希表（ HashMap）来存储数据。其初始容量为16，当存储数据量达到75%时，容量会自动扩大为原来的2倍（如16→32→64→128...）。

// HashSet的构造方法  
public HashSet(Collection
    c) {  
    this.map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size() / 0.75) + 1, 16));  
    this.addAll(c);  
}

HashSet的常用操作

HashSet支持集合中常见的操作，如添加、删除、判断存在、清空和迭代等。以下是示例代码：

HashSet
   
     hashSet = new HashSet<>();  
hashSet.add("lwh");  
hashSet.add("slw");  
hashSet.remove("lwh");  
System.out.println("包含 'lwh' 吗？" + hashSet.contains("lwh"));  
System.out.println("集合大小为：" + hashSet.size());  
System.out.println("集合是否为空？" + hashSet.isEmpty());  
Iterator
    
      iterator = hashSet.iterator();  
while (iterator.hasNext()) {  
    System.out.println(iterator.next());  
}

添加元素的过程

当尝试向HashSet中添加一个元素时，系统会执行以下步骤：

调用元素的hashCode()方法，计算其哈希值。

根据哈希值确定元素在底层数组中的存放位置。

检查该位置是否已有元素：

如果没有，则添加成功。

如果有，则比较新元素与已有元素的哈希值：
- 如果不同，则添加成功。
- 如果相同，则调用元素的equals()方法：
  - 如果返回true，则添加失败。
  - 如果返回false，则添加成功。

这种机制保证了HashSet的高效性和唯一性。

总结

HashSet作为Set接口的重要实现类，具有以下特点：

无序性：存储数据的位置由哈希值决定，顺序无关。

不可重复性：通过equals()方法判断时，若返回true，则该元素已存在，添加失败。

HashSet的底层采用哈希表存储，能够在O(1)时间复杂度内完成查找、添加和删除操作，适合用于需要快速数据存取和操作的场景。

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