原始碼分析HashSet、TreeSet以及LinkedHashSet
寫這篇部落格，主要是弄清楚HashSet的底層實現原理，其實我們大部分人對HashSet不是很熟的，畢竟面試時問的最多的都是HashMap，如果問道了二者關係，我們會經常這樣說：HashSet和HashMap都是基於hash表（陣列+連結串列）實現的，HashSet是基於HashMap實現的，具體怎麼實現的，二者關係如何，不理解（哈哈，畢竟大部分人還是在應付面試，停留在很淺的層次）
既然是原始碼分析HashSet，那麼就首先摟一眼HashSet的實現類（ctrl+左鍵，進入）：
以下是HashSet類的部分內容
我去，還真是基於HashMap實現的。HashSet是如何利用HashMap的呢，這點想必大家都特別關心，畢竟HashMap和HashSet還是不一樣的：
1、HashMap是key - value的儲存方式；HashSet只儲存元素物件
2、HashMap允許null值，key不重複，value可以重複；HashSet不允許重複，無序性
HashSet到底在HashMap的頭上做了啥？
HashSet實現Set介面，由雜湊表（實際上是一個HashMap例項）支援。在HashSet中，元素都存到HashMap鍵值對的Key上面，而Value有一個統一的值private static final Object PRESENT = new Object();，(定義一個虛擬的Object物件作為HashMap的value，將此物件定義為static final。)
分析原始碼 可知，利用HashMap 的containsKey（）方法，將物件元素作為key傳入，然後就可以確保該元素在HashSet中的不重複性，另外根據add方法可以知道，HashSet在新增元素時，都是採用預設建立的PRESENT物件作為value填充到HashMap中的。因此可以實現利用HashMap來完成HashSet的操作。
HashSet中的常用方法，還是貼一份HashSet的原始碼+註釋。如下所示：
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; // 底層使用HashMap來儲存HashSet中所有元素。 private transient HashMap<E,Object> map; // 定義一個虛擬的Object物件作為HashMap的value，將此物件定義為static final。 private static final Object PRESENT = new Object(); /** * 預設的無參構造器，構造一個空的HashSet。 * * 實際底層會初始化一個空的HashMap，並使用預設初始容量為16和載入因子0.75。 */ public HashSet() { map = new HashMap<E,Object>(); } /** * 構造一個包含指定collection中的元素的新set。 * * 實際底層使用預設的載入因子0.75和足以包含指定 * collection中所有元素的初始容量來建立一個HashMap。 * @param c 其中的元素將存放在此set中的collection。 */ public HashSet(Collection<? extends E> c) { map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)); addAll(c); } /** * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個空的HashSet。 * * 實際底層以相應的引數構造一個空的HashMap。 * @param initialCapacity 初始容量。 * @param loadFactor 載入因子。 */ public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } /** * 以指定的initialCapacity構造一個空的HashSet。 * * 實際底層以相應的引數及載入因子loadFactor為0.75構造一個空的HashMap。 * @param initialCapacity 初始容量。 */ public HashSet(int initialCapacity) { map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity); } /** * 以指定的initialCapacity和loadFactor構造一個新的空連結雜湊集合。 * 此建構函式為包訪問許可權，不對外公開，實際只是是對LinkedHashSet的支援。 * * 實際底層會以指定的引數構造一個空LinkedHashMap例項來實現。 * @param initialCapacity 初始容量。 * @param loadFactor 載入因子。 * @param dummy 標記。 */ HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor); } /** * 返回對此set中元素進行迭代的迭代器。返回元素的順序並不是特定的。 * * 底層實際呼叫底層HashMap的keySet來返回所有的key。 * 可見HashSet中的元素，只是存放在了底層HashMap的key上， * value使用一個static final的Object物件標識。 * @return 對此set中元素進行迭代的Iterator。 */ public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator(); } /** * 返回此set中的元素的數量（set的容量）。 * * 底層實際呼叫HashMap的size()方法返回Entry的數量，就得到該Set中元素的個數。 * @return 此set中的元素的數量（set的容量）。 */ public int size() { return map.size(); } /** * 如果此set不包含任何元素，則返回true。 * * 底層實際呼叫HashMap的isEmpty()判斷該HashSet是否為空。 * @return 如果此set不包含任何元素，則返回true。 */ public boolean isEmpty() { return map.isEmpty(); } /** * 如果此set包含指定元素，則返回true。 * 更確切地講，當且僅當此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e)) * 的e元素時，返回true。 * * 底層實際呼叫HashMap的containsKey判斷是否包含指定key。 * @param o 在此set中的存在已得到測試的元素。 * @return 如果此set包含指定元素，則返回true。 */ public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } /** * 如果此set中尚未包含指定元素，則新增指定元素。 * 更確切地講，如果此 set 沒有包含滿足(e==null ? e2==null : e.equals(e2)) * 的元素e2，則向此set 新增指定的元素e。 * 如果此set已包含該元素，則該呼叫不更改set並返回false。 * * 底層實際將將該元素作為key放入HashMap。 * 由於HashMap的put()方法新增key-value對時，當新放入HashMap的Entry中key * 與集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通過equals比較也返回true）， * 新新增的Entry的value會將覆蓋原來Entry的value，但key不會有任何改變， * 因此如果向HashSet中新增一個已經存在的元素時，新新增的集合元素將不會被放入HashMap中， * 原來的元素也不會有任何改變，這也就滿足了Set中元素不重複的特性。 * @param e 將新增到此set中的元素。 * @return 如果此set尚未包含指定元素，則返回true。 */ public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } /** * 如果指定元素存在於此set中，則將其移除。 * 更確切地講，如果此set包含一個滿足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e， * 則將其移除。如果此set已包含該元素，則返回true * （或者：如果此set因呼叫而發生更改，則返回true）。（一旦呼叫返回，則此set不再包含該元素）。 * * 底層實際呼叫HashMap的remove方法刪除指定Entry。 * @param o 如果存在於此set中則需要將其移除的物件。 * @return 如果set包含指定元素，則返回true。 */ public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } /** * 從此set中移除所有元素。此呼叫返回後，該set將為空。 * * 底層實際呼叫HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。 */ public void clear() { map.clear(); } /** * 返回此HashSet例項的淺表副本：並沒有複製這些元素本身。 * * 底層實際呼叫HashMap的clone()方法，獲取HashMap的淺表副本，並設定到HashSet中。 */ public Object clone() { try { HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone(); newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone(); return newSet; } catch (CloneNotSupportedException e) { throw new InternalError(); } } }
小結：
- 說白了，HashSet就是限制了功能的HashMap，所以瞭解HashMap的實現原理，這個HashSet自然就通
- 對於HashSet中儲存的物件，主要要正確重寫equals方法和hashCode方法，以保證放入Set物件的唯一性
- 雖說是Set是對於重複的元素不放入，倒不如直接說是底層的Map直接把原值替代了（這個Set的put方法的返回值真有意思）
- HashSet沒有提供get()方法，願意是同HashMap一樣，Set內部是無序的，只能通過迭代的方式獲得
再說一說LinkedHashSet（可以實現有序插入）
同HashSet相比並沒有實現新的功能（新的方法），只不過把HashSet中預留的構造方法啟用了，因而可以實現有序插入，而這個具體的實現要去看LinkedHashMap了，我們使用時是不需要再可以去設定引數的，直接拿來用即可。
上原始碼：
LinkedHashSet中的建構函式：
啟用在hashset中預留的構造方法：
現在去LinkedHashMap中找具體如何實現有序插入的，定義一個有序性的標誌位:accessOrder
然後在HashSet的構造方法中，例項化一個LinkedHashMap物件時，會呼叫LinkedHashMap的以下構造方法，將標誌位accessOrder賦值為false，這是給了迭代器一個引數，false代表迭代時使用插入得順序。
偶然發現
檢視原始碼時，我發現了一個奇怪的重寫的方法：public Spliterator<E> spliterator()，查了查資料發現叫做可分割迭代器，這個介面是為了並行遍歷資料來源中的元素而設計的迭代器，為了更好的發揮多核CPU的能力。
其實這樣我想起了要去關注一下集合框架中的併發安全了。
TreeSet
根據Set的這個尿性，我先猜測一波，TreeSet的底層實現是TreeMap（而且我在猜TreeMap的底層實現藉助了HashMap）。
TreeMap預設按鍵的自然順序升序進行排序：
指定比較器的： TreeMap中有一個傳入比較器的建構函式， Map中的元素可按此比較器進行排序。
TreeSet特點與實現機制
TreeSet中存放的元素是有序的（不是插入時的順序，是有按關鍵字大小排序的），且元素不能重複。 而如何實現有序儲存，就需要有一個比較器，其實說起來，TreeSet更受關注的是不重複且有序，這個有序就需要有一個compare的過程，因此會需要引數實現Comparable介面。
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另外所有Set集合都不提供get方法，因為Set裡面沒有索引，若想遍歷Set集合元素，有如下兩種方式：
1、採用迭代器
2、增強for迴圈.