Java HashSet類 · HowToDoInJava 中文系列教程

# Java `HashSet`類 > 原文： [https://howtodoinjava.com/java/collections/java-hashset/](https://howtodoinjava.com/java/collections/java-hashset/) Java `HashSet`類實現了`Set`接口，由哈希表（實際上是[`HashMap`](https://howtodoinjava.com/java-hashmap/)實例）支持。如果不對迭代順序提供任何保證，并允許`null`元素。 ```java Table of Contents 1\. HashSet Hierarchy 2\. HashSet Features 3\. HashSet Constructors 4\. HashSet Methods 5\. HashSet Example 6\. HashSet Usecases 7\. HashSet Performance 8\. Conclusion ``` ## 1\. `HashSet`層次結構 `HashSet`類擴展了實現`Set`接口的`AbstractSet`類。 `Set`接口以層次結構順序繼承`Collection`和`Iterable`接口。 ```java public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable { //implementation } ``` ![HashSet Hierarchy](https://img.kancloud.cn/22/00/22008b9964ffbf80e9bd7d7e31a32016_819x509.png) 哈希集合層次結構 ## 2\. `HashSet`特性 * 它實現了`Set`接口。 * `HashSet`中不允許重復的值。 * `HashSet`中允許一個`NULL`元素。 * 它是無序集合，并且不保證集合的迭代順序。 * 此類為基本操作（添加，刪除，包含和調整大小）提供恒定的時間性能。 * `HashSet`不同步。如果多個線程同時訪問哈希集合，并且至少有一個線程修改了哈希集合，則必須在外部對其進行同步。 * 使用`Collections.synchronizedSet(new HashSet())`方法來獲取同步的哈希集合。 * 此類的迭代器方法返回的迭代器為**快速失敗**，并且如果在創建迭代器后的任何時間修改了集合，則可能會拋出`ConcurrentModificationException`，除了通過迭代器自己的`remove()`方法之外。 * `HashSet`還實現了`Searlizable`和[`Cloneable`](https://howtodoinjava.com/java/cloning/a-guide-to-object-cloning-in-java/)接口。 #### 2.1 初始容量初始容量表示創建哈希集合時（在支持`HashMap`中）的存儲桶數。如果當前大小已滿，則存儲桶數將自動增加。默認初始容量為 **16** 。我們可以通過在構造器`HashSet(int initialCapacity)`中傳遞默認容量來覆蓋此默認容量。 #### 2.2 負載系數負載因子是在自動增加 HashSet 容量之前允許其充滿的度量。默認負載系數為 **0.75** 。這稱為**閾值**，等于（`DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY`）。當`HashSet`元素計數超過此閾值時，將調整`HashSet`的大小，并且新容量將是先前容量的兩倍。使用默認的`HashSet`時，內部容量為 16，負載系數為 0.75。當表格中有 12 個元素時，存儲桶數將自動增加。 ## 3\. `HashSet`構造器 `HashSet`具有四種類型的構造器： 1. **`HashSet()`**：使用默認的初始容量（16）和默認的負載因子（0.75）初始化默認的`HashSet`實例。 2. **`HashSet(int capcity)`**：初始化具有指定容量和默認加載因子（0.75）的`HashSet`。 3. **`HashSet(int capcity, float loadFactor)`**：使用指定的初始容量和指定的負載系數初始化`HashSet`。 4. **`HashSet(Collection c)`**：使用與指定集合相同的元素初始化`HashSet`。 ## 4\. `HashSet`方法 1. **`public boolean add(E e)`**：如果指定的元素尚不存在，則將其添加到`Set`中。此方法在內部使用`equals()`方法檢查重復項。如果元素重復，則元素被拒絕，并且不替換值。 2. **`public void clear()`**：從哈希集合中刪除所有元素。 3. **`public boolean contains(Object o)`**：如果哈希集合包含指定的元素則返回`true`，否則為`false`。 4. **`public boolean isEmpty()`**：如果哈希集合不包含任何元素，則返回`true`，否則返回`false`。 5. **`public int size()`**：返回哈希集合中的元素數。 6. **`public Iterator<E> iterator()`**：在此哈希集合中的元素上返回迭代器。從迭代器返回的元素沒有特定的順序。 7. **`public boolean remove(Object o)`**：從哈希集合中刪除指定的元素（如果存在）并返回`true`，否則返回`false`。 8. **`public boolean removeAll(Collection <?> c)`**：刪除哈希集合中所有屬于指定集合的??元素。 9. **`public Object clone()`**：返回哈希集合的淺表副本。 10. **`public Spliterator<E> spliterator()`**：在此哈希集合中的元素上創建后綁定且快速失敗的**拆分器**。 ## 5\. Java `HashSet`示例 #### 5.1 `HashSet`添加，刪除，迭代器示例 ```java //1\. Create HashSet HashSet<String> hashSet = new HashSet<>(); //2\. Add elements to HashSet hashSet.add("A"); hashSet.add("B"); hashSet.add("C"); hashSet.add("D"); hashSet.add("E"); System.out.println(hashSet); //3\. Check if element exists boolean found = hashSet.contains("A"); //true System.out.println(found); //4\. Remove an element hashSet.remove("D"); //5\. Iterate over values Iterator<String> itr = hashSet.iterator(); while(itr.hasNext()) { String value = itr.next(); System.out.println("Value: " + value); } ``` 程序輸出。 ```java [A, B, C, D, E] true Value: A Value: B Value: C Value: E ``` #### 5.2 將`HashSet`轉換為數組示例 Java 示例，使用`toArrray()`方法將哈希集合轉換為[數組](https://howtodoinjava.com/java-array/)。 ```java HashSet<String> hashSet = new HashSet<>(); hashSet.add("A"); hashSet.add("B"); hashSet.add("C"); hashSet.add("D"); hashSet.add("E"); String[] values = new String[hashSet.size()]; hashSet.toArray(values); System.out.println(Arrays.toString(values)); ``` 程序輸出： ```java [A, B, C, D, E] ``` #### 5.3 將`HashSet`轉換為`ArrayList`示例使用 [Java 8 流 API](https://howtodoinjava.com/java8/java-8-tutorial-streams-by-examples/) 將哈希集合轉換為[`ArrayList`](https://howtodoinjava.com/java-arraylist/)的 Java 示例。 ```java HashSet<String> hashSet = new HashSet<>(); hashSet.add("A"); hashSet.add("B"); hashSet.add("C"); hashSet.add("D"); hashSet.add("E"); List<String> valuesList = hashSet.stream().collect(Collectors.toList()); System.out.println(valuesList); ``` 程序輸出： ```java [A, B, C, D, E] ``` ## 6\. `HashSet`用例 `HashSet`非常類似于`ArrayList`類。此外，它還會限制重復值。因此，當我們有一個只需要存儲不同元素的需求時，我們可以選擇`HashSet`。 `HashSet`的真實用例可以存儲流中的數據，其中流可能包含重復的記錄，而我們僅對不同的記錄感興趣。另一個用例是在給定的句子中找到不同的單詞。 ## 7\. Java `HashSet`性能 * `HashSet`類為基本操作（添加，刪除，包含和大小）提供` O(1)`的**恒定時間性能**，假設哈希函數將元素正確分散在存儲桶中。 * 對此集合進行迭代需要的時間與`HashSet`實例的大小（元素的數量）加上后備`HashMap`實例的“容量”（存儲桶的數量）之和成比例。因此，如果迭代性能很重要，則不要將初始容量設置得過高（或負載因子過低），這一點非常重要。 ## 8\. 總結從上面的討論中可以明顯看出，在我們要處理重復記錄的情況下，`HashSet`是非常有用的集合類。它為基本操作提供了可預測的性能。在評論中向我發送有關 Java 中 **`HashSet`的問題**。學習愉快！參考： [HashSet Java 文檔](https://docs.oracle.com/javase/10/docs/api/java/util/HashSet.html)