前面我們花了一定的篇幅學習了HashMap的一些底層原理，以及簡單瞭解了HashSet和HashMap兩種集合的淵源，現在我們從HashSet原始碼入手，來學習HashSet更細節的地方。

對於HashSet而言，它是基於HashMap實現的。HashSet底層採用HashMap來儲存元素，因此HashSet底層其實比較簡單。

package java.util;

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static
 
 final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    // HashSet是通過map(HashMap物件)儲存內容的
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // 定義一個虛擬的Object PRESENT是向map中插入key-value對應的value
    // 因為HashSet中只需要用到key，而HashMap是key-value鍵值對；
    // 所以，向map中新增鍵值對時，鍵值對的值固定是PRESENT
    private static final Object PRESENT = new
 
 Object();

    // 預設建構函式 底層建立一個HashMap
    public HashSet() {
        // 呼叫HashMap的預設建構函式，建立map
        map = new HashMap<E,Object>();
    }

    // 帶集合的建構函式
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        // 建立map。
        // 為什麼要呼叫Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)，從 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中選擇一個比較大的樹呢？        
 

        // 首先，說明(c.size()/.75f) + 1
        //   因為從HashMap的效率(時間成本和空間成本)考慮，HashMap的載入因子是0.75。
        //   當HashMap的“閾值”(閾值=HashMap總的大小*載入因子) < “HashMap實際大小”時，
        //   就需要將HashMap的容量翻倍。
        //   所以，(c.size()/.75f) + 1 計算出來的正好是總的空間大小。
        // 接下來，說明為什麼是 16 。
        //   HashMap的總的大小，必須是2的指數倍。若建立HashMap時，指定的大小不是2的指數倍；
        //   HashMap的建構函式中也會重新計算，找出比“指定大小”大的最小的2的指數倍的數。
        //   所以，這裡指定為16是從效能考慮。避免重複計算。
        map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        // 將集合(c)中的全部元素新增到HashSet中
        addAll(c);
    }

    // 指定HashSet初始容量和載入因子的建構函式
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
    }

    // 指定HashSet初始容量的建構函式
    public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity);
    }

    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
        map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
    }

    // 返回HashSet的迭代器
    public Iterator<E> iterator() {
        // 實際上返回的是HashMap的“key集合的迭代器”
        return map.keySet().iterator();
    }
   //呼叫HashMap的size()方法返回Entry的數量，得到該Set裡元素的個數
    public int size() {
        return map.size();
    }
   //呼叫HashMap的isEmpty()來判斷HaspSet是否為空
   //HashMap為null。對應的HashSet也為空
    public boolean isEmpty() {
        return map.isEmpty();
    }
    //呼叫HashMap的containsKey判斷是否包含指定的key
    //HashSet的所有元素就是通過HashMap的key來儲存的
    public boolean contains(Object o) {
        return map.containsKey(o);
    }

    // 將元素(e)新增到HashSet中，也就是將元素作為Key放入HashMap中
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

    // 刪除HashSet中的元素(o)，其實是在HashMap中刪除了以o為key的Entry
    public boolean remove(Object o) {
        return map.remove(o)==PRESENT;
    }
     //清空HashMap的clear方法清空所有Entry
    public void clear() {
        map.clear();
    }

    // 克隆一個HashSet，並返回Object物件
    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();
        }
    }

    // java.io.Serializable的寫入函式
    // 將HashSet的“總的容量，載入因子，實際容量，所有的元素”都寫入到輸出流中
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException {
        // Write out any hidden serialization magic
        s.defaultWriteObject();

        // Write out HashMap capacity and load factor
        s.writeInt(map.capacity());
        s.writeFloat(map.loadFactor());

        // Write out size
        s.writeInt(map.size());

        // Write out all elements in the proper order.
        for (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); )
            s.writeObject(i.next());
    }


    // java.io.Serializable的讀取函式
    // 將HashSet的“總的容量，載入因子，實際容量，所有的元素”依次讀出
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in any hidden serialization magic
        s.defaultReadObject();

        // Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap
        int capacity = s.readInt();
        float loadFactor = s.readFloat();
        map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?
               new LinkedHashMap<E,Object>(capacity, loadFactor) :
               new HashMap<E,Object>(capacity, loadFactor));

        // Read in size
        int size = s.readInt();

        // Read in all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            E e = (E) s.readObject();
            map.put(e, PRESENT);
        }
    }
}

從上述HashSet原始碼可以看出，它其實就是一個對HashMap的封裝而已。所有放入HashSet中的集合元素實際上由HashMap的key來儲存，而HashMap的value則儲存了一個PRESENT，它是一個靜態的Object物件。

HashSet的絕大部分方法都是通過呼叫HashMap的方法來實現的，因此HashSet和HashMap兩個集合在實現本質上是相同的。

根據HashMap的一個特性: 將一個key-value對放入HashMap中時，首先根據key的hashCode()返回值決定該Entry的儲存位置，如果兩個key的hash值相同，那麼它們的儲存位置相同。如果這個兩個key的equalus比較返回true。那麼新新增的Entry的value會覆蓋原來的Entry的value，key不會覆蓋。因此,如果向HashSet中新增一個已經存在的元素，新新增的集合元素不會覆蓋原來已有的集合元素。

現在我們通過一個實際的例子來看看是否真正理解了HashMap和HashSet儲存元素的細節:

class Name
{
    private String first;
    private String last;
    public Name(String first, String last) 
    {
        this.first = first;
        this.last = last;
    }
    public boolean equals(Object o) 
    {
        if (this == o)
        {
            return true;
        }
        if (o.getClass() == Name.class)
        {
            Name n = (Name)o;
            return n.first.equals(first)
                && n.last.equals(last);
        }
        return false;
    }
}
public class HashSetTest
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        Set<Name> s = new HashSet<Name>();
        s.add(new Name("abc", "123"));
        System.out.println(
            s.contains(new Name("abc", "123")));
    } 
}

上面程式中向HashSet裡添加了一個new Name(“abc”,”123”)物件之後，立即通過程式判斷該HashSet裡是否包含一個new Name(“abc”,”123”)物件。粗看上去，很容易以為該程式會輸出true。

實際上會輸出false。因為HashSet判斷兩個物件相等的標準是想通過hashCode()方法計算出其hash值，當hash值相同的時候才繼續判斷equals()方法。而如上程式我們並沒有重寫hashCode()方法。所以兩個Name類的hash值並不相同，因此HashSet會把其當成兩個物件來處理。

所以，當我們要將一個類作為HashMap的key或者儲存在HashSet的時候。通過重寫hashCode()和equals(Object object)方法很重要，並且保證這兩個方法的返回值一致。當兩個類的hashCode()返回一致時，應該保證equasl()方法也返回true。當給上述Name類增加如下方法:

public void hashCode(){

return first.hashCode()+last.hashCode();
}

此時我們測試的方法會返回true。