Java | 源码阅读之HashSet

这段时间再看JDK（1.8）的源码，从util包的集合开始看，首先要看的确定是面试常常涉及的HashMap，HashSet，ArrayList等等，在这里记录一下读码时的一些疑惑以及重点。

为何HashSet可以保证元素不惟一？

咱们都知道，HashSet是可以保证插入的元素不惟一，那么其内部究竟是怎样实现的呢？ 先上源码：

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
    //内部经过HashMap来实现
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * 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<>();
    }
/**
*剩下的代码...
**/

经过上述代码能够看到,HashSet的内部是由HashMap来实现的,可是HashMap是一个键值对,调用put方法都是要在key上来存放value,而HashSet的put方法为何只有一个参数,实际上,看到那句//Dummy value to associate with an Object in the backing Map就知道了，原来HashSet内部插值时插的是HashMap的key，而HashMap的value则是这个静态常量PRESENT。那么整个HashSet代码看下来，保证HashSet内部元素惟一的一个方法就是HashSet的put方法了，该方法很简单，代码以下：

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

不得不说这个锅甩的漂亮啊，仿佛听到HashSet在说，没我什么事了，去看HashMap吧，那么咱们就先分析一下HashMap的put，再来看这个add。

HashMap的putVal方法

HashMap是Java中一个十分重要的数据结构，基本上全部Java开发都离不开它，那么HashMap的一个重要的功能就是不断的取数据，写数据，在这里主要看下HashMap是怎样写数据的，写数据的源码以下：

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);//若是p为空，则插入新的对象，并返回null
        else {                                      
            Node<K,V> e; K k;                            //不为空,则插入新的节点e
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))//若是p的key就是要修改的结点的key
                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); //链表后没有值，插入新的
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&                  //找到要插的,且此处有值
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;          //链表后有结点,又不是要插的,则日后
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;              //进行新的mapping
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null; //第一次插,返回的是null,后面再插,返回的就是oldValue;
    }

HashMap内部是经过一个结点数组，Node<k,V>[]来存放键值对的，在经过计算写入对象的hash码后找到对应的index，并进行写入操做，遇到哈希碰撞则是经过链表的方式来处理，经过上述的代码能够看到HashMap插入对象的逻辑：

if 表为空或者表的大小为0，则进行resize，获得一个新表
then if 插入位置为空，则插入新的结点                     //在此处作了一个赋值，将结点p指向了表的某一个位置
     else if 插入位置的结点p就是要修改的结点，则新结点e指向结点p
          else if 插入的结点是TreeNode，则调用TreeNode的插入方法。
               else loop（对该位置存在的链表进行遍历）：
                    if 节点p的下一个结点为空，则插到链表后，退出循环
                    if 找到某一个不为空的结点，则退出循环，此时新结点e指向该结点
               if 新节点不为空，则进行新的mapping，即替换值内容并返回旧值
     if 表大小超过阈值，resize
     返回null；

那么重点来了，当HashMap在某个位置首次插入时，因为插入位置为空，则插入了新的结点，此时直接返回null，然后续进行插入操做时，会进行新的mapping，从而返回旧值，那么咱们再回头看一下HashSet的add方法：

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

也就是说，HashSet里的HashMap只有第一次插值的时候会返回true，后续的都返回的false，这样就保证了HashSet中元素的惟一性。

PEACE OUT