HashSet底层存储元素的源码分析

此类实现 Set 接口，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。

HashSet<String> set = new HashSet<String>();
set.add("abc");

      private transient HashMap<E,Object> map;
     /**
      * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
      * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
      */
     public HashSet() {
         map = new HashMap<>();
     }

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HashSet

进入 看Hash源码，证明 它确实是 由一个 HashMap 实例支持。

众所周知，set是无序，不重复的。那么它是如何保证元素唯一性的呢？

先看源码。点击 add方法进入。

public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                    boolean evict) {
         Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
         if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
             n = (tab = resize()).length;
         if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
             tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
         else {
             Node<K,V> e; K k;
             if (p.hash == hash &&
                 ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                 e = p;
             else if (p instanceof TreeNode)
                 e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
             else {
                 for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                     if ((e = p.next) == null) {
                         p.next = newNode(hash, key, value, null);
                         if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                             treeifyBin(tab, hash);
                         break;
                     }
                     if (e.hash == hash &&
                         ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                         break;
                     p = e;
                 }
             }
             if (e != null) { // existing mapping for key
                 V oldValue = e.value;
                 if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                     e.value = value;
                 afterNodeAccess(e);
                 return oldValue;
             }
         }
         ++modCount;
         if (++size > threshold)
             resize();
         afterNodeInsertion(evict);
         return null;
     }

 static final int hash(Object key) {
         int h;
         return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
     }

通过以上源码，可以发现为保证唯一性。

1.将传入的元素进行hashCode方法调用，得到该元素的hash值。拿到hash值还需要和数组的长度进行运算，获取元素存储的下标值。

获取元素存储的下标值，尝试将传入的元素存储到对应的下标中。

2.如果计算出来的下标中，不存在元素，则直接存储。否则执行第3步的equals方法。

3.如果存储对象的equals方法返回true，说明是一样的，所以不存。如果返回false，说明不一样，要存储起来。

4.使用“单链表”将存储数据链接起来。

那么单链表是什么样子的代码呢？

Node<K,V> next; 这就是单链表的数据结构

  static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
         final int hash;
         final K key;
         V value;
         Node<K,V> next;

         Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
             this.hash = hash;
             this.key = key;
             this.value = value;
             this.next = next;
         }

         public final K getKey()        { return key; }
         public final V getValue()      { return value; }
         public final String toString() { return key + "=" + value; }

         public final int hashCode() {
             return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);
         }

         public final V setValue(V newValue) {
             V oldValue = value;
             value = newValue;
             return oldValue;
         }

         public final boolean equals(Object o) {
             if (o == this)
                 return true;
             if (o instanceof Map.Entry) {
                 Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
                 if (Objects.equals(key, e.getKey()) &&
                     Objects.equals(value, e.getValue()))
                     return true;
             }
             return false;
         }
     }

这个就是hashSet的存储图。其中红色的线就是链表线。

这个单链表具体长这样的：

最后结论：HashSet底层依赖HashMap来实现。使用Node数组与单链表来实现元素的存储。

ps:听说jdk1.8以后当单链表大于8的长度时，会添加红黑树来实现。