由HashSet谈重用

### 由HashSet谈重用 #### 一、引言 重用是软件工程中的一个重要概念，在面向对象编程中尤其重要。传统的代码重用方法包括复制粘贴、过程和函数的复用，但在面向对象编程中，重用的概念得到了进一步的发展和完善。本文将探讨面向对象编程中的重用方式，并通过`HashSet`的源代码来具体分析如何利用`HashMap`实现集合的高效存储。 #### 二、面向对象中的重用 在面向对象编程中，重用可以通过多种方式进行： 1. **继承**：通过继承机制，子类可以直接继承父类的所有属性和方法，从而达到重用的目的。但是，过度使用继承可能导致类之间的耦合度过高，降低系统的灵活性和可维护性。 2. **组合**：将一个已有的类作为另一个类的成员变量，通过调用成员变量的方法来达到功能的重用。这种方式更加灵活，易于扩展和维护。 3. **接口和抽象类**：通过定义接口或抽象类来规范行为，其他类可以通过实现接口或继承抽象类来共享行为模式。这种方式提供了一种高级别的抽象，有助于设计出更优秀的框架和系统架构。 #### 三、`HashSet`的源代码分析 `HashSet`是Java集合框架中的一个实现，它提供了基于哈希表的非重复元素的集合实现。`HashSet`内部使用了一个`HashMap`来存储元素，通过将每个元素映射到一个固定的虚拟值来实现。 ```java public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { private transient HashMap<E, Object> map; private static final Object PRESENT = new Object(); public HashSet() { map = new HashMap<E, Object>(); } // ... 其他构造器和方法 } ``` 1. **构造器**： - 默认构造器创建了一个空的`HashMap`实例。 - 带有`Collection`参数的构造器则根据传入的`Collection`的大小来初始化`HashMap`。 - 另外还有接受初始容量和负载因子的构造器。 2. **内部使用`HashMap`**： - `HashSet`通过使用`HashMap`作为内部数据结构，利用哈希表的快速查找特性来保证元素的唯一性和高效检索。 - 每个添加到`HashSet`的元素都会被映射到`HashMap`中的一个条目，其中键为元素本身，值为一个固定的对象`PRESENT`。 3. **`PRESENT`对象**： - `HashSet`使用一个名为`PRESENT`的静态最终对象作为`HashMap`的值。这不仅节省了内存空间（因为所有条目的值都是同一个对象），而且简化了实现。 4. **实现细节**： - 由于`HashMap`的键不允许重复，因此`HashSet`可以利用这一点来确保集合中的元素不会重复。 - 当向`HashSet`中添加元素时，实际上是调用了`HashMap`的`put`方法。如果元素已经存在于`HashMap`中，则返回`false`表示添加失败；反之，则返回`true`表示成功添加新元素。 #### 四、总结 通过对`HashSet`的源代码分析可以看出，`HashSet`是通过组合`HashMap`来实现的，这是一种典型的组合重用方式。这种方式不仅实现了高效的元素存储和查找，还避免了因过度使用继承而导致的问题。此外，`HashSet`的实现还展示了如何通过简单的数据结构（如`HashMap`）来构建复杂的集合类型，这对于理解和学习Java集合框架非常重要。 面向对象编程中的重用不仅仅局限于继承，还包括组合等多种方式。选择合适的重用方式对于提高代码质量和维护性至关重要。