HashSet如何保证元素不重复
HashSet 实现了 Set 接口，由哈希表（实际是 HashMap）提供支持。HashSet 不保证集合的迭代顺序，但允许插入 null 值。也就是说 HashSet 不能保证元素插入顺序和迭代顺序相同。 HashSet 具备去重的特性，也就是说它可以将集合中的重复元素自动过滤掉，保存存储在 HashSet 中的元素都是唯一的。
HashSet 基本用法
HashSet 基本操作方法有：add（添加）、remove（删除）、contains（判断某个元素是否存在）和size（集合数量）。这些方法的性能都是固定操作时间，如果哈希函数是将元素分散在桶中的正确位置。 HashSet 基本使用如下：
// 创建 HashSet 集合
HashSet<String> strSet = new HashSet<>();
// 给 HashSet 添加数据
strSet.add("Java");
strSet.add("MySQL");
strSet.add("Redis");
// 循环打印 HashSet 中的所有元素
strSet.forEach(s -> System.out.println(s));HashSet 无序性
HashSet 不能保证插入元素的顺序和循环输出元素的顺序一定相同，也就是说 HashSet 其实是无序的集合，具体代码示例如下：
HashSet<String> mapSet = new HashSet<>();
mapSet.add("深圳");
mapSet.add("北京");
mapSet.add("西安");
// 循环打印 HashSet 中的所有元素
mapSet.forEach(m -> System.out.println(m));
从上述代码和执行结果可以看出，HashSet 插入的顺序是：深圳 -> 北京 -> 西安，而循环打印的顺序却
是：西安 -> 深圳 -> 北京，所以 HashSet 是无序的，不能保证插入和迭代的顺序一致。
如果要保证插入顺序和迭代顺序一致，可使用 LinkedHashSet 来替换 HashSet。
HashSet 错误用法
有人说 HashSet 只能保证基础数据类型不重复，却不能保证自定义对象不重复？这样说对吗？ 我们通过以下示例来说明此问题。
HashSet 与基本数据类型
使用 HashSet 存储基本数据类型，实现代码如下：
HashSet<Long> longSet = new HashSet<>();
longSet.add(666l);
longSet.add(777l);
longSet.add(999l);
longSet.add(666l);
// 循环打印 HashSet 中的所有元素
longSet.forEach(l -> System.out.println(l));
从上述结果可以看出，使用 HashSet 可以保证基础数据类型不重复。
HashSet 与自定义对象类型
接下来，将自定义对象存储到 HashSet 中，实现代码如下：
public class HashSetExample {
public static void main(String[] args) {
HashSet<Person> personSet = new HashSet<>();
personSet.add(new Person("曹操", "123"));
personSet.add(new Person("孙权", "123"));
personSet.add(new Person("曹操", "123"));
// 循环打印 HashSet 中的所有元素
personSet.forEach(p -> System.out.println(p));
}
}
//实体类
@Getter
@Setter
@ToString
class Person {
private String name;
private String password;
public Person(String name, String password) {
this.name = name;
this.password = password;
}
}
从上述结果可以看出，自定义对象类型确实没有被去重，那也就是说 HashSet 不能实现自定义对象类型的去重咯？ 其实并不是，HashSet 去重功能是依赖元素的 hashCode 和 equals 方法判断的，通过这两个方法返回的都是 true 那就是相同对象，否则就是不同对象。而前面的 Long 类型元素之所以能实现去重，正是因为 Long 类型中已经重写了 hashCode 和 equals 方法，具体实现源码如下：
@Override
public int hashCode() {
return Long.hashCode(value);
}
public boolean equals(Object obj) {
if (obj instanceof Long) {
return value == ((Long)obj).longValue();
}
return false;
}
//省略其他源码......那么，想让 HashSet 支持自定义对象去重，只需要在自定义对象中重写 hashCode 和equals 方法即可，具体实现代码如下：
@Setter
@Getter
@ToString
class Person {
private String name;
private String password;
public Person(String name, String password) {
this.name = name;
this.password = password;
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true; // 引用相等返回 true
// 如果等于 null，或者对象类型不同返回 false
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
// 强转为自定义 Person 类型
Person persion = (Person) o;
// 如果 name 和 password 都相等，就返回 true
return Objects.equals(name, persion.name) &&
Objects.equals(password, persion.password);
}
@Override
public int hashCode() {
// 对比 name 和 password 是否相等
return Objects.hash(name, password);
}
}
从上述结果可以看出，之前的重复项“曹操”已经被去重了。
HashSet 如何保证元素不重复？
我们只要了解了 HashSet 执行添加元素的流程，就能知道为什么 HashSet 能保证元素不重复了？HashSet 添加元素的执行流程是：当把对象加入 HashSet 时，HashSet 会先计算对象的 hashcode 值来判断对象加入的位置，同时也会与其他加入的对象的 hashcode 值作比较，如果没有相符的hashcode，HashSet 会假设对象没有重复出现，会将对象插入到相应的位置中。但是如果发现有相同hashcode 值的对象，这时会调用对象的 equals() 方法来检查对象是否真的相同，如果相同，则HashSet 就不会让重复的对象加入到 HashSet 中，这样就保证了元素的不重复。为了更清楚的了解 HashSet 的添加流程，我们可以尝试阅读 HashSet 的具体实现源码，HashSet 添加方法的实现源码如下（以下源码基于 JDK 8）：
// hashmap 中 put() 返回 null 时，表示操作成功
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}从上述源码可以看出 HashSet 中的 add 方法，实际调用的是 HashMap 中的 put，那么我们继续看HashMap 中的 put 实现：
// 返回值：如果插入位置没有元素则返回 null，否则返回上一个元素
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}从上述源码可以看出，HashMap 中的 put() 方法又调用了 putVal() 方法，putVal() 的源码如下：
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K, V>[] tab;
Node<K, V> p;
int n, i;
//如果哈希表为空，调用 resize() 创建一个哈希表，并用变量 n 记录哈希表长度
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
/**
* 如果指定参数 hash 在表中没有对应的桶，即为没有碰撞
* Hash函数，(n - 1) & hash 计算 key 将被放置的槽位
* (n - 1) & hash 本质上是 hash % n 位运算更快
*/
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
// 直接将键值对插入到 map 中即可
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {// 桶中已经存在元素
Node<K, V> e;
K k;
// 比较桶中第一个元素(数组中的结点)的 hash 值相等，key 相等
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
// 将第一个元素赋值给 e，用 e 来记录
e = p;
// 当前桶中无该键值对，且桶是红黑树结构，按照红黑树结构插入
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K, V>) p).putTreeVal(this, tab, hash, key,
value);
// 当前桶中无该键值对，且桶是链表结构，按照链表结构插入到尾部
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
// 遍历到链表尾部
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
// 检查链表长度是否达到阈值，达到将该槽位节点组织形式转为红黑树
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
// 链表节点的<key, value>与 put 操作<key, value>
// 相同时，不做重复操作，跳出循环
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null &&
key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
// 找到或新建一个 key 和 hashCode 与插入元素相等的键值对，进行 put 操作
if (e != null) { // existing mapping for key
// 记录 e 的 value
V oldValue = e.value;
/**
* onlyIfAbsent 为 false 或旧值为 null 时，允许替换旧值
* 否则无需替换
*/
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
// 访问后回调
afterNodeAccess(e);
// 返回旧值
return oldValue;
}
}
// 更新结构化修改信息
++modCount;
// 键值对数目超过阈值时，进行 rehash
if (++size > threshold)
resize();
// 插入后回调
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}从上述源码可以看出，当将一个键值对放入 HashMap 时，首先根据 key 的 hashCode() 返回值决定该Entry 的存储位置。如果有两个 key 的 hash 值相同，则会判断这两个元素 key 的 equals() 是否相同，如果相同就返回 true，说明是重复键值对，那么 HashSet 中 add() 方法的返回值会是 false，表示HashSet 添加元素失败。因此，如果向 HashSet 中添加一个已经存在的元素，新添加的集合元素不会覆盖已有元素，从而保证了元素的不重复。如果不是重复元素，put 方法最终会返回 null，传递到HashSet 的 add 方法就是添加成功。
总结
HashSet 底层是由 HashMap 实现的，它可以实现重复元素的去重功能，如果存储的是自定义对象必须重写 hashCode 和 equals 方法。HashSet 保证元素不重复是利用 HashMap 的 put 方法实现的，在存储之前先根据 key 的 hashCode 和 equals 判断是否已存在，如果存在就不在重复插入了，这样就保证了元素的不重复。
