1.概述
在本文中，我们将深入研究HashSet。它是最流行的Set实现之一，也是Java Collections Framework的一个组成部分。
2. HashSet简介
HashSet是Java Collections API中的基本数据结构之一。
让我们回顾一下这个实现的最重要方面：
- 它存储唯一元素并允许空值
- 它由HashMap支持
- 它不保持插入顺序
- 它不是线程安全的
请注意，在创建HashSet的实例时，会初始化此内部HashMap：
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
3. API
在本节中，我们将回顾最常用的方法，并查看一些简单的示例。
3.1 add（）
所述的add（）方法可用于将元素添加到一组。方法声明只有当元素尚未存在于集合中时才会添加元素。如果成功添加了元素，则该方法返回true，否则返回false。
我们可以向HashSet添加一个元素，如：
@Test
public void whenAddingElement_shouldAddElement() {
Set<String> hashset = new HashSet<>();
assertTrue(hashset.add("String Added"));
}
从实现的角度来看，add方法是一个非常重要的方法。实现细节说明了HashSet如何在内部工作并利用HashMap的 put方法：
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT) == null;
}
到内部w使用是Map变量：
private transient HashMap<E, Object> map;
最好先熟悉哈希码，以便详细了解基于哈希的数据结构中元素的组织方式。
总结：
- 一个HashMap中是16个默认容量元素的阵列-每个区块对应于不同的哈希码值
- 如果各种对象具有相同的哈希码值，则它们将存储在单个存储buckets
- 如果达到了加载因子，则会创建一个新数组，该数组的大小是前一个数组的两倍，并且所有元素都会被重新分散并在新的相应存储块中并重新分配
- 要检索一个值，我们对一个键进行哈希处理，对其进行修改，然后转到相应的存储块，并在存在多个对象的情况下搜索潜在的链表。
3.2 contains（）
contains方法的目的是检查给定HashSet中是否存在元素。如果找到该元素，则返回true，否则返回false。
我们可以在HashSet中检查一个元素：
@Test
public void whenCheckingForElement_shouldSearchForElement() {
Set<String> hashsetContains = new HashSet<>();
hashsetContains.add("String Added");
assertTrue(hashsetContains.contains("String Added"));
}
每当将对象传递给此方法时，都会计算哈希值。然后，解析并遍历相应的存储块位置。
3.3 remove（）
如果存在，该方法将从集合中删除指定的元素。如果集合包含指定的元素，则此方法返回true。
让我们看一个有效的例子：
@Test
public void whenRemovingElement_shouldRemoveElement() {
Set<String> removeFromHashSet = new HashSet<>();
removeFromHashSet.add("String Added");
assertTrue(removeFromHashSet.remove("String Added"));
}
3.4 clear（）
当我们打算从集合中删除所有项目时，我们使用此方法。底层实现只是清除底层HashMap中的所有元素。
让我们看看行动：
@Test
public void whenClearingHashSet_shouldClearHashSet() {
Set<String> clearHashSet = new HashSet<>();
clearHashSet.add("String Added");
clearHashSet.clear();
assertTrue(clearHashSet.isEmpty());
}
3.5 size（）
这是API中的基本方法之一。它被大量使用，因为它有助于识别HashSet中存在的元素数量。底层实现只是将计算委托给HashMap的size（）方法。
让我们看看行动：
@Test
public void whenCheckingTheSizeOfHashSet_shouldReturnThesize() {
Set<String> hashSetSize = new HashSet<>();
hashSetSize.add("String Added");
assertEquals(1, hashSetSize.size());
}
3.6 isEmpty（）
我们可以使用此方法来确定HashSet的给定实例是否为空。如果集合不包含任何元素，则此方法返回true：
@Test
public void whenCheckingForEmptyHashSet_shouldCheckForEmpty() {
Set<String> emptyHashSet = new HashSet<>();
assertTrue(emptyHashSet.isEmpty());
}
3.7 Iterator（）
该方法返回Set中元素的迭代器。这些元素没有特定的顺序访问，Iterator是fail-fast的。
我们可以在这里观察随机迭代顺序：
@Test
public void whenIteratingHashSet_shouldIterateHashSet() {
Set<String> hashset = new HashSet<>();
hashset.add("First");
hashset.add("Second");
hashset.add("Third");
Iterator<String> itr = hashset.iterator();
while(itr.hasNext()){
System.out.println(itr.next());
}
}
如果在通过迭代器中，我们只能通过迭代器的remove方法删除元素，在创建迭代器之后的任何时间修改集合，则迭代器会抛出ConcurrentModificationException。
让我们看看行动：
@Test(expected = ConcurrentModificationException.class)
public void whenModifyingHashSetWhileIterating_shouldThrowException() {
Set<String> hashset = new HashSet<>();
hashset.add("First");
hashset.add("Second");
hashset.add("Third");
Iterator<String> itr = hashset.iterator();
while (itr.hasNext()) {
itr.next();
hashset.remove("Second");
}
}
或者，如果我们使用了迭代器的remove方法，那么我们就不会遇到异常：
@Test
public void whenRemovingElementUsingIterator_shouldRemoveElement() {
Set<String> hashset = new HashSet<>();
hashset.add("First");
hashset.add("Second");
hashset.add("Third");
Iterator<String> itr = hashset.iterator();
while (itr.hasNext()) {
String element = itr.next();
if (element.equals("Second"))
itr.remove();
}
assertEquals(2, hashset.size());
}
迭代器的Iterator行为无法得到保证，因为在存在非同步并发修改的情况下无法做出任何硬性保证。
4. HashSet如何保持唯一性？
当我们将一个对象放入一个HashSet时，它使用该对象的hashcode值来确定一个元素是否已经在该集合中。
每个散列码值对应于某个块位置，该块位置可以包含计算出的散列值相同的各种元素。但是具有相同hashCode的两个对象可能不相等。
因此，将使用equals（）方法比较同一存储桶中的对象。
5. HashSet的性能
HashSet的性能主要受两个参数影响 - 初始容量和负载因子。
将元素添加到集合的预期时间复杂度是O（1），在最坏的情况下（仅存在一个存储桶）可以降至O（n） - 因此，维护正确的HashSet容量至关重要。
一个重要的注意事项：从JDK 8开始，最坏的情况时间复杂度为O（log * n）。
负载系数描述了最大填充级别，在该级别之上，需要调整一组的大小。
我们还可以创建一个HashSet，其中包含初始容量和加载因子的自定义值：
Set<String> hashset = new HashSet<>();
Set<String> hashset = new HashSet<>(20);
Set<String> hashset = new HashSet<>(20, 0.5f);
在第一种情况下，使用默认值 - 初始容量为16，载荷系数为0.75。在第二个中，我们覆盖默认容量，在第三个中，我们覆盖两者。
较低的初始容量降低了空间复杂性，但增加了重新散布的频率，这是一个昂贵的过程。
另一方面，高初始容量增加了迭代成本和初始内存消耗。
根据经验：
- 高初始容量适用于大量条目，几乎没有迭代
- 低初始容量适用于具有大量迭代的少数条目
因此，在两者之间取得正确的平衡非常重要。通常，默认实现是优化的并且工作正常，如果我们觉得需要调整这些参数以满足要求，我们需要明智地做。
6.结论
在本文中，我们概述了HashSet的实用性，其目的以及它的基础工作。我们看到了它在可用性方面的效率，因为它具有恒定的时间性能和避免重复的能力。
我们研究了API中的一些重要方法，它们如何帮助我们作为开发人员使用HashSet来发挥其潜力。
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