目錄

•  HashSet概述
•  HashSet構造
•  add方法
•  remove方法
•  遍歷
•  合計合計
  •  先看一下LinkedHashSet
  •  在看一下TreeSet
• 總結

一. HashSet概述

HashSet是Java集合Set的一個實現類，Set是一個接口，其實現類除HashSet之外，還有TreeSet，并繼承了Collection，HashSet集合很常用，同時也是程序員面試時經常會被問到的知識點，下面是結構圖

public class HashSet<E>  
    extends AbstractSet<E>  
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
{} 

二. HashSet構造

HashSet有幾個重載的構造方法，我們來看一下

private transient HashMap<E,Object> map;  
//默認構造器  
public HashSet() {  
    map = new HashMap<>();  
}  
//將傳入的集合添加到HashSet的構造器  
public HashSet(Collection<? extends E> c) {  
    map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));  
    addAll(c);  
}  
//明確初始容量和裝載因子的構造器  
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);  
}  
//僅明確初始容量的構造器（裝載因子默認0.75）  
public HashSet(int initialCapacity) {  
    map = new HashMap<>(initialCapacity);  
} 

通過上面的源碼，我們發現了HashSet就TM是一個皮包公司，它就對外接活兒，活兒接到了就直接扔給HashMap處理了。因為底層是通過HashMap實現的，這里簡單提一下:

HashMap的數據存儲是通過數組+鏈表/紅黑樹實現的，存儲大概流程是通過hash函數計算在數組中存儲的位置，如果該位置已經有值了，判斷key是否相同，相同則覆蓋，不相同則放到元素對應的鏈表中，如果鏈表長度大于8，就轉化為紅黑樹，如果容量不夠，則需擴容（注：這只是大致流程）。往期：一百期面試題匯總

三. add方法

HashSet的add方法時通過HashMap的put方法實現的，不過HashMap是key-value鍵值對，而HashSet是集合，那么是怎么存儲的呢，我們看一下源碼 

private static final Object PRESENT = new Object();  
public boolean add(E e) {  
    return map.put(e, PRESENT)==null;  
} 

看源碼我們知道，HashSet添加的元素是存放在HashMap的key位置上，而value取了默認常量PRESENT，是一個空對象，至于map的put方法，大家可以看

https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11149644.html

四. remove方法

HashSet的remove方法通過HashMap的remove方法來實現 

//HashSet的remove方法  
public boolean remove(Object o) {  
    return map.remove(o)==PRESENT;  
}  
//map的remove方法  
public V remove(Object key) {  
    Node<K,V> e;  
    //通過hash(key)找到元素在數組中的位置，再調用removeNode方法刪除  
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;  
}  
/**  
 *   
 */  
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,  
                           boolean matchValue, boolean movable) {  
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;  
    //步驟1.需要先找到key所對應Node的準確位置，首先通過(n - 1) & hash找到數組對應位置上的第一個node  
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&  
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {  
        Node<K,V> node = null, e; K k; V v;  
        //1.1 如果這個node剛好key值相同，運氣好，找到了  
        if (p.hash == hash &&  
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))  
            node = p;  
        /**  
         * 1.2 運氣不好，在數組中找到的Node雖然hash相同了，但key值不同，很明顯不對， 我們需要遍歷繼續  
         *     往下找；  
         */  
        else if ((e = p.next) != null) {  
            //1.2.1 如果是TreeNode類型，說明HashMap當前是通過數組+紅黑樹來實現存儲的，遍歷紅黑樹找到對應node  
            if (p instanceof TreeNode)  
                node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);  
            else {  
                //1.2.2 如果是鏈表，遍歷鏈表找到對應node  
                do {  
                    if (e.hash == hash &&  
                        ((k = e.key) == key ||  
                         (key != null && key.equals(k)))) {  
                        node = e;  
                        break;  
                    }  
                    p = e;  
                } while ((ee = e.next) != null);  
            }  
        }  
        //通過前面的步驟1找到了對應的Node,現在我們就需要刪除它了  
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||  
                             (value != null && value.equals(v)))) {  
            /**  
             * 如果是TreeNode類型，刪除方法是通過紅黑樹節點刪除實現的，具體可以參考【TreeMap原理實現  
             * 及常用方法】  
             */  
            if (node instanceof TreeNode)  
                ((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);  
            /**   
             * 如果是鏈表的情況，當找到的節點就是數組hash位置的第一個元素，那么該元素刪除后，直接將數組  
             * 第一個位置的引用指向鏈表的下一個即可  
             */  
            else if (node == p)  
                tab[index] = node.next;  
            /**  
             * 如果找到的本來就是鏈表上的節點，也簡單，將待刪除節點的上一個節點的next指向待刪除節點的  
             * next,隔離開待刪除節點即可  
             */  
            else  
                p.next = node.next;  
            ++modCount;  
            --size;  
            //刪除后可能存在存儲結構的調整，可參考【LinkedHashMap如何保證順序性】中remove方法  
            afterNodeRemoval(node);  
            return node;  
        }  
    }  
    return null;  
} 

removeTreeNode方法具體實現可參考

【144期】考考基礎部分，你能說出 TreeMap 原理實現及常用方法嗎？

afterNodeRemoval方法具體實現可參考

https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11180869.html

五. 遍歷

HashSet作為集合，有多種遍歷方法，如普通for循環，增強for循環，迭代器，我們通過迭代器遍歷來看一下 

public static void main(String[] args) {  
    HashSet<String> setString = new HashSet<> ();  
    setString.add("星期一");  
    setString.add("星期二");  
    setString.add("星期三");  
    setString.add("星期四");  
    setString.add("星期五");  
    Iterator it = setString.iterator();  
    while (it.hasNext()) {  
        System.out.println(it.next());  
    }  
} 

打印出來的結果如何呢？ 

星期二  
星期三  
星期四  
星期五  
星期一 

意料之中吧，HashSet是通過HashMap來實現的，HashMap通過hash(key)來確定存儲的位置，是不具備存儲順序性的，因此HashSet遍歷出的元素也并非按照插入的順序。

六. 合計合計

按照我前面的規劃，應該每一塊主要的內容都單獨寫一下，如集合ArrayList，LinkedList，HashMap，TreeMap等。

不過我在寫這篇關于HashSet的文章時，發現有前面對HashMap的講解后，確實簡單，HashSet就是一個皮包公司，在HashMap外面加了一個殼，那么LinkedHashSet是否就是在LinkedHashMap外面加了一個殼呢，而TreeSet是否是在TreeMap外面加了一個殼？我們來驗證一下

先看一下LinkedHashSet

最開始的結構圖已經提到了LinkedHashSet是HashSet的子類，我們來看源碼 

public class LinkedHashSet<E>  
    extends HashSet<E>  
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable   
{  
   public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {  
        super(initialCapacity, loadFactor, true);  
    } 
    public LinkedHashSet(int initialCapacity) {  
        super(initialCapacity, .75f, true);  
    }  
    public LinkedHashSet() {  
        super(16, .75f, true);  
    }  
    public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {  
        super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);  
        addAll(c);  
    }  
    public Spliterator<E> spliterator() {  
        return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.DISTINCT | Spliterator.ORDERED);  
    }  
} 

上面就是LinkedHashSet的所有代碼了，是不是感覺智商被否定了，這基本上沒啥東西嘛，構造器還全部調用父類的，下面就是其父類HashSet的對此的構造方法 

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

大家也看出來，和我們的猜測一樣，沒有深究下去的必要了。如果有興趣可以看看LinkedHashMap如何保證順序性

在看一下TreeSet 

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>  
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable 
{  
 public TreeSet() {  
        this(new TreeMap<E,Object>());  
    }  
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) { 
        this(new TreeMap<>(comparator));  
    }  
    public TreeSet(Collection<? extends E> c) {  
        this();  
        addAll(c);  
    }  
    public TreeSet(SortedSet<E> s) {  
        this(s.comparator());  
        addAll(s);  
    }  
} 

確實如我們所猜測，TreeSet也完全依賴于TreeMap來實現，如果有興趣可以看看TreeMap原理實現及常用方法

七. 總結

本來想三章的內容，一章就算完了，雖然Set實現有點賴皮，畢竟他祖輩是Collection而不是Map，在Map的實現類上穿了一層衣服就成了Set，然后出于某種目的埋伏在Collection中，哈哈，開個玩笑，本文主要介紹了HashSet的原理以及主要方法，同時簡單介紹了LinkedHashSet和TreeSet，若有不對之處，請批評指正，望共同進步，謝謝！