HashSet 如何檢查重復(fù)?

當(dāng)你把對(duì)象加入HashSet時(shí)，HashSet 會(huì)先計(jì)算對(duì)象的hashcode值來判斷對(duì)象加入的位置，同時(shí)也會(huì)與其他加入的對(duì)象的 hashcode 值作比較，如果沒有相符的 hashcode，HashSet 會(huì)假設(shè)對(duì)象沒有重復(fù)出現(xiàn)。但是如果發(fā)現(xiàn)有相同 hashcode 值的對(duì)象，這時(shí)會(huì)調(diào)用equals()方法來檢查 hashcode 相等的對(duì)象是否真的相同。如果兩者相同，HashSet 就不會(huì)讓加入操作成功。

在 JDK1.8 中，HashSet的add()方法只是簡單的調(diào)用了HashMap的put()方法，并且判斷了一下返回值以確保是否有重復(fù)元素。直接看一下HashSet中的源碼：

// Returns: true if this set did not already contain the specified element
// 返回值：當(dāng) set 中沒有包含 add 的元素時(shí)返回真
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;
}

而在HashMap的putVal()方法中也能看到如下說明：

// Returns : previous value, or null if none
// 返回值：如果插入位置沒有元素返回null，否則返回上一個(gè)元素
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
...
}

也就是說，在 JDK1.8 中，實(shí)際上無論HashSet中是否已經(jīng)存在了某元素，HashSet都會(huì)直接插入，只是會(huì)在add()方法的返回值處告訴我們插入前是否存在相同元素。

HashMap 的底層實(shí)現(xiàn)

JDK1.8 之前

JDK1.8 之前 HashMap 底層是 數(shù)組和鏈表 結(jié)合在一起使用也就是 鏈表散列。HashMap 通過 key 的 hashcode 經(jīng)過擾動(dòng)函數(shù)處理過后得到 hash 值，然后通過 (n - 1) & hash 判斷當(dāng)前元素存放的位置（這里的 n 指的是數(shù)組的長度），如果當(dāng)前位置存在元素的話，就判斷該元素與要存入的元素的 hash 值以及 key 是否相同，如果相同的話，直接覆蓋，不相同就通過拉鏈法解決沖突。

HashMap 中的擾動(dòng)函數(shù)（hash 方法）是用來優(yōu)化哈希值的分布。通過對(duì)原始的 hashCode() 進(jìn)行額外處理，擾動(dòng)函數(shù)可以減小由于糟糕的 hashCode() 實(shí)現(xiàn)導(dǎo)致的碰撞，從而提高數(shù)據(jù)的分布均勻性。

JDK 1.8 HashMap 的 hash 方法源碼:

JDK 1.8 的 hash 方法 相比于 JDK 1.7 hash 方法更加簡化，但是原理不變。

    static final int hash(Object key) {int h;// key.hashCode()：返回散列值也就是hashcode// ^：按位異或// >>>:無符號(hào)右移，忽略符號(hào)位，空位都以0補(bǔ)齊return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}

對(duì)比一下 JDK1.7 的 HashMap 的 hash 方法源碼.

static int hash(int h) {// This function ensures that hashCodes that differ only by// constant multiples at each bit position have a bounded// number of collisions (approximately 8 at default load factor).h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

相比于 JDK1.8 的 hash 方法 ，JDK 1.7 的 hash 方法的性能會(huì)稍差一點(diǎn)點(diǎn)，因?yàn)楫吘箶_動(dòng)了 4 次。

所謂 “拉鏈法” 就是：將鏈表和數(shù)組相結(jié)合。也就是說創(chuàng)建一個(gè)鏈表數(shù)組，數(shù)組中每一格就是一個(gè)鏈表。若遇到哈希沖突，則將沖突的值加到鏈表中即可。

JDK1.8 之后

相比于之前的版本， JDK1.8 之后在解決哈希沖突時(shí)有了較大的變化，當(dāng)鏈表長度大于閾值（默認(rèn)為 8）（將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹前會(huì)判斷，如果當(dāng)前數(shù)組的長度小于 64，那么會(huì)選擇先進(jìn)行數(shù)組擴(kuò)容，而不是轉(zhuǎn)換為紅黑樹）時(shí)，將鏈表轉(zhuǎn)化為紅黑樹，以減少搜索時(shí)間。

TreeMap、TreeSet 以及 JDK1.8 之后的 HashMap 底層都用到了紅黑樹。紅黑樹就是為了解決二叉查找樹的缺陷，因?yàn)槎娌檎覙湓谀承┣闆r下會(huì)退化成一個(gè)線性結(jié)構(gòu)。

我們來結(jié)合源碼分析一下?HashMap?鏈表到紅黑樹的轉(zhuǎn)換。

1、?putVal?方法中執(zhí)行鏈表轉(zhuǎn)紅黑樹的判斷邏輯。

鏈表的長度大于 8 的時(shí)候，就執(zhí)行?treeifyBin?（轉(zhuǎn)換紅黑樹）的邏輯。

// 遍歷鏈表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {// 遍歷到鏈表最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);// 如果鏈表元素個(gè)數(shù)大于TREEIFY_THRESHOLD（8）if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st// 紅黑樹轉(zhuǎn)換（并不會(huì)直接轉(zhuǎn)換成紅黑樹）treeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;
}

?2、treeifyBin?方法中判斷是否真的轉(zhuǎn)換為紅黑樹。

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {int n, index; Node<K,V> e;// 判斷當(dāng)前數(shù)組的長度是否小于 64if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)// 如果當(dāng)前數(shù)組的長度小于 64，那么會(huì)選擇先進(jìn)行數(shù)組擴(kuò)容resize();else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {// 否則才將列表轉(zhuǎn)換為紅黑樹TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;do {TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);if (tl == null)hd = p;else {p.prev = tl;tl.next = p;}tl = p;} while ((e = e.next) != null);if ((tab[index] = hd) != null)hd.treeify(tab);}
}

將鏈表轉(zhuǎn)換成紅黑樹前會(huì)判斷，如果當(dāng)前數(shù)組的長度小于 64，那么會(huì)選擇先進(jìn)行數(shù)組擴(kuò)容，而不是轉(zhuǎn)換為紅黑樹。