【JavaSE专栏51】Java集合类HashSet解析，基于哈希表无序非重元素集合

ゝ一世哀愁。 2023-10-13 21:57 8阅读 0赞

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本文讲解了 Java 中集合类 HashSet 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。

#### 目录 ####

*  一、什么是HashSet
 *  二、HashSet类的使用
 *   *  2.1 添加元素
     *  2.2 删除元素
     *  2.3 判断元素是否存在
     *  2.4 获取集合大小
     *  2.5 迭代遍历
     *  2.6 转换为数组
 *  三、HashSet类的应用场景
 *  四、HashSet面试题
 *  五、总结

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## 一、什么是HashSet ##

HashSet 是 Java 编程语言中的一个集合类,它实现了 `Set` 接口,用于存储不重复的元素,并且不保证元素的顺序，HashSet 是基于哈希表实现的，底层使用 HashMap 来存储元素。

HashSet的特点如下  3 3 3 点，请同学们认真学习。

1.  **不允许重复元素**：HashSet中不能存储重复的元素，如果尝试向 HashSet 中添加重复元素，添加操作将会失败。
2.  **无序**性：HashSet 不保证元素的顺序,元素的存储顺序与添加顺序无关。
3.  **允许存储 `null` 元素**：HashSet 可以存储 `null` 元素,但只能存储一个 `null` 元素。

HashSet 通过哈希表来实现快速地插入、删除和查找元素。在插入元素时，HashSet 会根据元素的哈希码将元素放置在相应的哈希桶中，通过哈希码和 `equals` 方法来判断元素是否重复。当需要查找元素时，HashSet 可以根据元素的哈希码快速定位到对应的哈希桶,然后再通过 `equals` 方法来确定具体的元素。因此，在使用 HashSet 时,需要确保元素类正确重写了 `hashCode()` 和 `equals()` 方法，以保证元素的唯一性。

以下是 HashSet 的一些常见用法示例，请同学们在本地中尝试运行。

HashSet<String> set = new HashSet<>();
    set.add("apple");
    set.add("banana");
    set.add("orange");
    set.add("apple"); // 添加重复元素,操作将失败
    System.out.println(set); // 输出：[orange, banana, apple]
    System.out.println(set.contains("banana")); // 输出：true
    set.remove("orange");
    System.out.println(set); // 输出：[banana, apple]

> 提示：HashSet 是非线程安全的，如果在多线程环境下使用，可能会导致并发修改异常。如果需要在多线程环境下使用，可以考虑使用线程安全的集合类，如 `ConcurrentHashSet` 或使用同步操作来确保线程安全。

![在这里插入图片描述][5061138e94db4a5c8705fcecb001d26d.png_pic_center]

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## 二、HashSet类的使用 ##

HashSet 类继承了父类 `AbstractSet`，并实现了接口 `Set`，下面是 HashSet 类常用的方法，请同学们认真学习。

### 2.1 添加元素 ###

boolean add(E element)
    boolean addAll(Collection<? extends E> collection)

### 2.2 删除元素 ###

boolean remove(Object object)
    boolean removeAll(Collection<?> collection)
    void clear()

### 2.3 判断元素是否存在 ###

boolean contains(Object object)
    boolean containsAll(Collection<?> collection)
    boolean isEmpty()

### 2.4 获取集合大小 ###

int size()

### 2.5 迭代遍历 ###

Iterator<E> iterator()

### 2.6 转换为数组 ###

Object[] toArray()
    <T> T[] toArray(T[] array)

> 提示：HashSet 类还可以使用父类 `AbstractCollection` 和接口 `Set` 中定义的其他方法。此外 HashSet 类还具有哈希表的特性，可以通过重写元素的 `hashCode()` 和 `equals()` 方法来确保元素的唯一性。

下面是一个简单的示例，演示了 HashSet 类的一些常用方法，请同学们认真学习。

import java.util.HashSet;
    
    public class HashSetExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            HashSet<String> set = new HashSet<>();
    
            set.add("apple");
            set.add("banana");
            set.add("orange");
    
            System.out.println(set);  // 输出：[orange, banana, apple]
    
            set.remove("banana");
    
            System.out.println(set);  // 输出：[orange, apple]
    
            System.out.println(set.contains("apple"));  // 输出：true
    
            System.out.println(set.size());  // 输出：2
    
            set.clear();
    
            System.out.println(set);  // 输出：[]
        }
    }

> 以上代码演示了 HashSet 类的一些常见方法的使用方式，同学们可以根据实际需求选择合适的方法进行操作。

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## 三、HashSet类的应用场景 ##

HashSet 类在 Java 中有许多实际应用场景，以下是其中一些常见的应用场景，请同学们认真学习。

1.  **去重**：由于 HashSet 不允许存储重复元素，它经常被用于去除集合中的重复元素。通过将元素添加到 HashSet 中，重复的元素将会被自动去除。
2.  **查找和判断**：HashSet 在查找和判断元素是否存在时具有高效性能。由于 HashSet 使用哈希表实现，在大量数据的情况下，可以快速地进行元素的查找、插入和删除操作。
3.  **缓存**：HashSet 可以用作缓存结构。它可以存储已经计算过的结果，当需要再次使用时，可以快速地从 HashSet 中获取，而不需要重新计算。
4.  **去重统计**：HashSet 可以用于统计数据中的不重复元素数量。将数据逐个添加到 HashSet 中，最后 HashSet 的大小即为不重复元素的数量。
5.  **判断两个集合是否有交集**：通过 HashSet 的 `containsAll()` 方法，可以判断两个集合是否有交集。如果一个 HashSet 集合调用 containsAll() 方法传入另一个集合作为参数，返回结果为  t r u e true true，则表示两个集合有交集。
6.  **过滤和筛选**：可以使用 HashSet 来过滤和筛选集合中特定的元素。将需要过滤的元素存储在 HashSet 中，然后遍历待筛选的集合，根据 HashSet 的 `contains()` 方法来判断元素是否需要筛选。

需要注意的是，HashSet 不保证元素的顺序，且不适合频繁进行插入和删除操作，如果需要有序性或频繁的操作，请考虑使用 LinkedHashSet 或 TreeSet 等其他集合类。

![在这里插入图片描述][b7bd932d7a9242248abef8aec5c9518a.png_pic_center]

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## 四、HashSet面试题 ##

> 一、HashSet和ArrayList的区别是什么？

HashSet 是基于哈希表实现的集合，不允许重复元素，无序存储。  
ArrayList 是基于数组实现的列表，允许重复元素，有序存储。

> 二、HashSet如何保证元素的唯一性？

HashSet 通过重写元素的 `hashCode()` 和 `equals()` 方法来保证元素的唯一性。当两个元素的 hashCode 值相等且 `equals` 方法返回  t r u e true true时，HashSet 会认为它们是同一个元素，不会重复存储。

> 三、HashSet中的元素是按照什么顺序存储的？

HashSet 中的元素是无序存储的，即元素的顺序是不确定的，HashSet 内部使用哈希表实现，根据元素的 hashCode 在哈希表中存储，不会保留元素的插入顺序。

> 四、HashSet如何进行迭代遍历？

可以使用迭代器 `Iterator` 或增强的 for 循环来遍历 HashSet 中的元素。

HashSet<String> set = new HashSet<>();
       // 添加元素
       set.add("apple");
       set.add("banana");
       set.add("orange");
       
       // 使用Iterator遍历
       Iterator<String> iterator = set.iterator();
       while (iterator.hasNext()) {
        
           String element = iterator.next();
           System.out.println(element);
       }
       
       // 使用增强的for循环遍历
       for (String element : set) {
        
           System.out.println(element);
       }

> 五、HashSet和HashMap有什么区别？

*  HashSet 是基于哈希表实现的集合，存储的是元素对象。
 *  HashMap 是基于哈希表实现的键值对映射，存储的是键值对对象。
 *  HashSet 使用元素的 hashCode 和 equals 方法来保证元素的唯一性。
 *  HashMap 使用键的 hashCode 和 equals 方法来保证键的唯一性，并且可以通过键来获取对应的值。

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## 五、总结 ##

本文讲解了 Java 中集合类 HashSet 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。在下一篇博客中，将讲解 Java 中 TreeSet 类的知识。  
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