面试题:HashSet是如何保证元素不重复的

面试官：你能简单介绍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
    extends AbstractSet
    implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    private transient HashMap map;

    private static final Object PRESENT = new Object();

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


    public HashSet(Collection 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[] tab; Node 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 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)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！