Java HashSet 的实现原理

概述

HashSet集合中的每个元素，其实都被作为HashMap的key存放到了HashMap中，从而保证HashSet集合的不可重复性。对于HashMap来说，它的put方法设定了key重复时的逻辑。如果重复，则会直接覆盖key对应的value，如果不重复，则直接作为HashMap实例的一个key而被存放其中。

源码解析

Set set = new HashSet();

看java.util.HashSet#HashSet()。HashSet类实例初始化时会初始化这个map字段。

看看这个map字段的定义：

现在我们尝试存入3个元素到Set集合：

Set<String> set = new HashSet();
set.add("test1");
set.add("test2");
set.add("test3");
System.out.println(set);

看java.util.Set#add方法的内部：

这个字段是一个固定的对象。

现在看看，将元素add到Set集合后，此时这个map字段内容的变化：

可以看到元素都被加到HashMap实例的key中了。并且，此时的key，引用的都是堆中同一个的Object实例。

再看一下HashMap的put方法，看当put进同一个key的元素时，是如何处理的。相关源码如下所示。可以了解到，当key重复时，会直接覆盖或者保持原样。

然后再看下这个put方法返回的内容：

可以看到，如果当前put的key是新key，则返回null，反之则返回当前key原本被对应的value。

现在反过来最后再看下HashSet的add方法：

HashSet会通过HashMap的put接口返回的内容，来判断是否为重复添加。如果为true，则说明为新元素的添加，如果为false，则说明为重复元素的添加。所以，如果是重复元素的添加，并不会报错，只是会有一个状态位，true或者false，来判断是否为重复添加。