Java 集合框架（Set）

Set：无序（添加顺序和取出顺序不一致），不可重复，不能使用索引遍历

和List接口一样是Collection的子接口，常用方法和Colletion一样。可以放null，但只能放一个

实现类

HashSet：HashSet实际上是HashMap，源码：

HashSet不能添加相同元素的真正含义？ 

底层数据结构：数组(哈希表table)+链表+红黑树；

简化：数组(哈希表 源码中的叫做table)+链表：【table表的每个元素都是Node类型】

HashSet底层源码

结论：

①HashSet的底层是HashMap

②添加一个元素时，会先调用一个方法来获得该元素的hash值，根据hash值确定其索引位置【哈希表原理】

③找到存储数据表table，查看该索引位置是否存放了元素

④如果没有，则直接加入

⑤如果有，则调用equals比较，如果相同则放弃添加，如果不同，则添加到该索引位置的链表的最后位置

⑥Java8后，如果某索引链表的长度>=了TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认是64)，则会进行树化(红黑树)

/**
 * @author mtl121
 * @version 1.0
 */
public class HashSet01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet hashSet = new HashSet();
        hashSet.add("java");
        hashSet.add("php");
        hashSet.add("java");
        System.out.println("set = " + hashSet);
    }
    /*
    1.执行HashSet()
        public HashSet(){
            map = new HashMap<>();
        }
     2.执行 add()
        public boolean add(E e){//e = "java"
            return map.put(e, PRESENT) == null;//(static) PRESENT = new Object();
        }
     3.执行put(),该方法会执行 hash(key) 得到 key 对应的 hash 值 算法 h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
     //hash(key)方法的得到的hash值 完全不是hashcode，因为还做了进一步处理来尽量减少碰撞。
        public V put(K key, V value){ //key = "java" value = PRESENT 共享
            return putVal(hash(key), key, value, false, true);
        }
     4.执行 putVal
        final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//定义了辅助变量
        //table 就是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[]
        //if 语句表示如果当前 table 是 null, 或者 大小=0
        //就是第一次扩容，到 16 个空间.
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //(1)根据 key，得到 hash 去计算该 key 应该存放到 table 表的哪个索引位置
        //并把这个位置的对象，赋给 p
        //(2)判断 p 是否为 null
        //(2.1) 如果 p 为 null, 表示还没有存放元素, 就创建一个 Node (key="java",value=PRESENT)
        //(2.2) 就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null)
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
        //一个开发技巧提示： 在需要局部变量(辅助变量)时候，再创建
            Node<K,V> e; K k;
            //如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的 key 的 hash 值一样
            //并且满足 下面两个条件之一:
            //(1) 准备加入的 key 和 p 指向的 Node 结点的 key 是同一个对象
            //(2) p 指向的 Node 结点的 key 的 equals() 和准备加入的 key 比较后相同
            //就不能加入
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            //如果要加入，则判断是不是一颗红黑树，就调用 putTreeVal , 来进行添加
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            //如果不是一颗红黑树，就顺序比较当前索引位置链表上的元素，如果比较过程中有任何一个元素和待加入元素相同
            //则立即break退出，否则加入到链表的最后位置
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        // 注意在把元素添加到链表后，立即判断 该链表是否已经达到 8 个结点
                        // 到了 就调用 treeifyBin() 对当前这个链表进行树化(转成红黑树)
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        // 注意，在转成红黑树时，要进行判断, 判断条件，即保证table大小要>=64
                        // if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY(64))
                        //      resize();
                        // 如果上面条件成立，先 table 扩容.
                        // 只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            //这段代码在map中用来更新键值对
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        //每加入一个结点size就++
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

     */
}

 

当需要进行扩容的时候，不是当数组填满后才进行扩容，而是具有一个临界值。当table数组使用到了这个临界值的时候就会进行扩容，扩容为当前的2倍。临界值设定为加载因子(0.75) * 当前数组容量。需要注意的是：这个数组容量不是指的table数组上的占用数量，即使是添加在一个链表上的元素（size）也算一个，举个例子：比如初次扩容到16个容量，此时table数组只占用了三个位置，而每个位置的链表上有四个元素，12 = threshold达到临界值,当在加入第13个元素的时候会触发扩容机制。

实现类：

LinkedHashSet：底层实现的是一个LinkedHashMap（HashMap的子类）具有一个head属性指向头节点，一个tail属性指向尾结点。

transient LinkedHashMap.Entry<K,V> head;

transient LinkedHashMap.Entry<K,V> tail;

底层维护了一个数组(哈希表 )+双向链表，根据元素hash值确定存储位置，同时使用双向链表维护元素的次序，使得这些元素看起来像是以插入顺序保存的，同样不允许有重复元素.

1. 哈希表为HashMap$Node[]类型的table表，内部存放的结点元素类型为LinkedHashMap$Entry (HashMap$Node的子类型)类型【多态】

//Entry继承了HashMap.Node，继承关系通过实现静态内部类来完成
//所继承的Node也是一个静态内部类，否则不能使用类名来访问
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        //每个Entry结点包含 before，after两个属性，用来构成顺序的双向链表，
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

2.添加第一次直接将数组table扩容到16。添加元素时，先求Hash值，再求索引，确定其在table的位置，按照Hashset的方式判断元素是否存在，如果不存在则添加到指定位置链表并添加到双向链表中，如果已经存在则不添加。

遍历HashSet和LinkedHashSet：

1.按照table索引顺序遍历，同一索引的链表顺序遍历

2.LinkedHashSet按照双向链表输出，因此有序