浅析Java集合中的LinkedHashSet

1. 类的特性

LinkedHashSet的类注释，提供了以下信息

• LinkedHashSet基于哈希表和链表实现了Set接口
  • 允许有且只有一个null值
  • 在所有的元素中维护了一个双向链表，可以维护元素的插入顺序

性能：

• 与HashSet一样，在散列均匀的情况下，基本操作（add、remove、contains）的时间复杂度为O ( 1 ) O(1)O(1)
• 但实际性能稍逊于HashSet，因为维护元素间的双向链表需要一定的开销。
• LinkedHashSet元素的遍历，不再基于桶，而是基于链表，遍历时间与元素个数成正比
• LinkedHashSet是非线程安全的，多线程访问，可以使用Collections.synchronizedSet()将其转为线程安全的set类型
• 使用fail-fast 迭代器，一旦创建好迭代器，除非使用迭代器自身的remove方法，其他任何修改结构的方法，都将触发迭代器抛出ConcurrentModificationException 异常

总结：

• 使用哈希表加（双向）链表的结构，允许null值，可以维护元素的插入顺序
• 基本操作的性能为O ( 1 ) O(1)O(1)，遍历是基于链表而非桶
• 非线程安全，使用fail-fast 迭代器

疑问：

• 回想其余set类实现，LinkedHashSet应该是基于LinkedHashMap实现的。
• 为何类注释中，没有说LinkedHashSet支持访问顺序呢？
• 只是说，通过双向链表维护了元素的插入顺序

2. LinkedHashSet & LinkedHashMap

2.1 LinkedHashSet的实现如此简单

查看LinkedHashSet源码，其结构如下

除了构造函数，没有常见的set类的关键方法，甚至没有成员变量

让人感觉很神奇，为何实现如此简单？

2.2 类图

LinkedHashSet类的定义如下

public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable 

类图如下

查看LinkedHashMap的类图，二者非常相似，简直是照葫芦画瓢

2.3 关联分析

• LinkedHashMap基于HashMap实现，对一些关键方法进行了重写，从而在所有的entry中维护一个双向链表
• HashSet基于HashMap实现，存在一个default构造函数，使用子类LinkedHashMap初始化HashMap
  • dummy入参：无意义的参数，只是为了实现重载，与其他的构造函数相区别

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

• 从Java的多态可知，通过该构造函数初始化的 map 字段，实际执行时将调用子类LinkedHashMap的相关方法

巧妙之处来了：

LinkedHashSet的构造函数，实际都调用HashSet的上述 default 构造函数

也就是说，LinkedHashSet中的 map 字段，实际为LinkedHashMap类型

这样，所有entry之间就存在一个双向链表，即LinkedHashSet的所有元素之间存在一个双向链表

从而，LinkedHashSet中元素是有序的，为元素的插入顺序

// 指定初始化容量和loadFactor的空set
public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    super(initialCapacity, loadFactor, true);
}
// 指定初始化容量、使用默认loadFactor的空set
public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
    super(initialCapacity, .75f, true);
}
// 使用默认值构建一个空set
public LinkedHashSet() {
    super(16, .75f, true);
}
// 基于指定的元素构建一个set
public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
    super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
    addAll(c);
}

2.4 为何不支持访问顺序？

从HashSet的 default 构造函数可以看出，构建的LinkedHashMap将默认使用插入顺序

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

因此，基于LinkedHashMap的LinkedHashSet，也将使用插入顺序

没有其他的构造函数可以提供一个具有访问顺序的LinkedHashMap，LinkedHashSet自然也不会支持访问顺序

3. 总结

关于LinkedHashSet

• 继承HashSet类，巧妙的依靠Java的继承与多态，建立起与LinkedHashMap之间的联系
• 实际上，基于LinkedHashMap实现了Set接口

与HashSet的区别

• 最大的区别：元素是有序的，支持插入顺序
• 先学习List类：ArrayList、Vector、LinkedList
• 再学习Map类：TreeMap（先学习红黑树）、HashMap、LinkedHashMap
• 最后学习Set类：TreeSet、HashSet、LinkedHashSet；与上述Map类一起，对照学习

到此这篇关于浅析Java集合中的LinkedHashSet的文章就介绍到这了,更多相关Java的LinkedHashSet内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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