Java内功系列-HashSet是如何保证元素不重复的

面试官: 你能简单介绍下List和Set有什么区别吗?

小憨:

  • List是一个有序的集合,在内存是连续存储的,可以存储重复的元素,List查询快,增删慢;
  • Set是一个无序的集合,在内存中不连续,不可以存储重复的元素,Set增删快,查询慢;

面试官: 那HashSet是如何保证元素不重复的?

小憨: 3分钟。。。

为了避免出现小憨这种知其然不知其所以然的尴尬,我们还是有必要来分析下上述问题的。

客官,且看下文

我们都知道HashSet存放的元素是不允许重复的,那么HashSet又是是如何保证元素不可重复的,你知道吗?

先看段源码

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    private transient HashMap<E,Object> map;

    private static final Object PRESENT = new Object();

    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

    
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }

    
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }
}

乍一看这段代码,哎呦我去,new HashSet()操作不就不是维护了一个HashMap嘛,要是这么往下演的话,我觉得我这点功力也能看个大概呀!

诸位同仁,咱接着往下看

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

什么,这不就是map操作么,瞬间我来个下饭推理;

Map中的key是不允许重复的,而你HashSet正好利用我Map中key不重复的特性来校验重复元素,妙哉妙哉。

确实,HashSet确实是利用Map的这一特性实现了元素的不重复特性,但是我们再来深挖一下,Map他又是如何来保证key不重复的呢?

与其说这篇文章是介绍HashSet如何保证元素不重复的,倒不如说Map是如何保证Key不重复的。

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;
            
        // 1、如果该位置不存在,直接插入
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            // 2、如果存在,判断是否是重复元素
            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;
    }

上面部分我重点圈了两段代码,分别是1和2。

第一段

if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)

这段代码其实主要是通过hash计算该元素的位置,然后判断该位置是否有值,如果没有值,那么可以直接插入,最后返回null;

第二段

if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;

如果通过计算,该位置上已经有其他元素,那么接下来就会通过hash和equals进行判断,判断它是不是重复元素,如果重复元素,那么最后会将这个重复元素返回。

通过第二段代码我们可以发现,判断元素是否重复,使用的是hash和equals方法进行判断的,所有我们Set里面如果存放的是对象,那么一定要重写hash和equals方法。

现在是不是很清晰了,为啥要重写equals方法了,不会出现那么诡异的代码了,这两个对象值都一样啊,为什么Set没去重呢!

原文 

https://segmentfault.com/a/1190000022469915

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