HashSet 如何保證元素不重複——hash碼

小碼code發表於2021-11-24

HashSet 不重複主要add 方法實現，使用 add 方法找到是否存在元素，存在就不新增，不存在就新增。HashSet 主要是基於HashMap 實現的，HashMap 的key就是 HashSet 的元素，HashSet 基於hash 函式實現元素不重複。
首先看 add 方法：

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

HashMap 的put 方法，map 的 put 方法呼叫 putVal 方法。

    public V put(K key, V value) {
        return putVal(hash(key), key, value, false, true);
    }

hash 方法就是計算hash值,和右移16位^做運算使得hash分佈更均衡

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

看一下 putVal 方法：

    /**
     * Implements Map.put and related methods.
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //如果table 為null，table陣列做擴容
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        //在tab陣列的位置上找不到元素，直接新增元素
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        //在tab陣列上存在元素
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            //hash值一致，key也是一致的話，表示原來的位置的 key 和現在插入的 key 是一致的，直接替換
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            // value 型別是 TreeNode，引入紅黑樹，紅黑樹不存在，直接新增。存在則替換
            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);
                        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);
       //不存在原來的 key,返回 null
        return null;
    }

註解上看 return 註解

return previous value, or null if none

返回以前的值，如果不存在就返回null。
通過原始碼分析：

  • 在 tab 陣列找是否存在元素
    • 不存在元素直接直接建立節點
    • 如果存在，儲存原來的值
  • 判斷原來的值是否為null
    • 如果不為空返回原來的值
    • 為空，返回null

總結

HashSet 主要是利用的 hash 演算法的唯一性，每個元素的hash值是唯一的。

  • hash 碼不同，說明元素不存在。存資料
  • hash 碼相同，並且 equles 判斷相等，說明元素已存在，不存資料
  • hash 碼相同，並且 equles 判斷不相等，說明元素不存在，存資料

這裡的 equles 在原始碼是直接呼叫 Object 的 equles 方法，是比較記憶體地址。但是在實際呼叫時，都是使用 String，或者 Integer 等封裝型別，這些型別會重寫 equles 方法。這是最開始有些不懂的地方。
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