HashSet和CopyOnWriteArraySet

前言

這篇文章的目的以下：

• HashSet是如何保證元素的不重複和無序
• HashSet的增刪（改查？）原理
• CopyOnWriteArraySet支持併發的原理
• CopyOnWriteArraySet的增刪（改查？）原理

若是不想看分析過程，可直接拉到文章末尾看結論

先來看看 Set接口

public interface Set<E> extends Collection<E> {
 
    int size();
    boolean isEmpty();
    boolean contains(Object o);
    Object[] toArray();
    <T> T[] toArray(T[] a);
    boolean add(E e);
    boolean remove(Object o);
    boolean containsAll(Collection<?> c);
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);
    boolean retainAll(Collection<?> c);
    boolean removeAll(Collection<?> c);
    boolean equals(Object o);
    int hashCode();
}

咱們從以上接口發現Set並無get和set方法，也就是沒有查和改，爲何呢？緣由以下：

• 由於Set是無序的，沒有經過index來進行查詢
• 一樣是由於Set是無序的，也就是沒有辦法經過Index來進行修改

1 HashSet如何保證元素不重複？

要弄清楚HashSet如何保證裏面的元素不重複，得從如下兩個方面入手：

• 它底層的存儲結構是什麼？
• 插入時是如何判斷元素是否存在？

當咱們弄清楚上面兩個問題以後咱們也能夠明白HashSet爲何是無序的了。

1）HashSet的底層存儲邏輯

且看源碼：

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

    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

    /**
     * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
     */
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    ...
}

咱們能夠看出來HashSet的底層存儲結構是一個HashMap，而且HashSet的元素做爲該Map的Key進行存儲，HashMap的Key的存儲是無序而且不可重複，這就解釋了HashSet中如何保證元素不重複

2）插入邏輯

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

直接put到map當中

3）總結

由以上內容咱們能夠知道HashSet的底層存儲結構是HashMap，而且插入到HashSet中元素做爲map的key進行存儲，這就保證HashSet的一下特色：

• HashSet中的元素不重複的
• HashSet中的元素是無序的

2 HashSet增刪（改查？）原理

咱們從上一小節瞭解到HashSet的底層存儲結構是HashMap，那麼它的增刪也就是map的put和remove

1）增

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

直接put到map當中

2）刪

public boolean remove(Object o) {return map.remove(o)==PRESENT;}

直接在map中移除便可，很是簡單

3 CopyOnWriteArraySet爲何能支持併發？

在搞清楚CopyOnWriteArraySet爲何能支持併發 這個問題以前，咱們先來想一想如下幾個問題：

• HashSet對應的併發類爲何叫CopyOnWriteArraySet，而不是叫CopyOnWriteHashSet呢？
• CopyOnWriteArraySet和CopyOnWriteArrayList有沒有關係？

我想一旦咱們弄清楚上面兩個問題咱們就是知道 CopyOnWriteArraySet爲何能支持併發？
了

先來看看CopyOnWriteArraySet的部分源碼：

public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E>
        implements java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 5457747651344034263L;

    private final CopyOnWriteArrayList<E> al;

    /**
     * Creates an empty set.
     */
    public CopyOnWriteArraySet() {
        al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
    }
    ...
}

從源碼中神奇地發現CopyOnWriteArraySet的底層存儲結構居然是CopyOnWriteArrayList，那麼咱們就能夠知道它的名字的由來了，而且知道它支持併發的原理跟CopyOnWriteArrayList是同樣的。

附：CopyOnWriteArrayList原理解析

4 CopyOnWriteArraySet的增刪（改查？）原理

1）增

public boolean add(E e) {
    return al.addIfAbsent(e);
}

看方法名咱們就是若是CopyOnWriteArrayList中不存在某元素纔會添加成功

2）刪

public boolean remove(Object o) {
    return al.remove(o);
}

直接從CopyOnWriteArrayList中移除

5 總結

• HashSet是如何保證元素的不重複和無序

  答：由於HashSet的底層存儲結構是HashMap，而且HashSet中的元素是做爲Map的Key存儲到Map中，因此HashMap中Key是不重複且無序，因此HashSet中的元素也就是不重複和無序的

• HashSet的增刪（改查？）原理

  HashSet的增刪原理很簡單，就是map的put和remove，爲何沒有改查呢？那是由於HashSet中的元素是無序的，沒辦法根據索引進行查詢和修改

• CopyOnWriteArraySet支持併發的原理

  CopyOnWriteArraySet之因此叫CopyOnWriteArraySet，是由於它的底層存儲結構是CopyOnWriteArrayList，同時也就是保證了它的併發安全性

• CopyOnWriteArraySet的增刪（改查？）原理

  CopyOnWriteArraySet繼承了AbstractSet，跟HashSet同樣只有增刪，沒有改查，增刪原理也就是調用CopyOnWriteArrayList的增刪方法，只不過增的時候須要判斷一下List中是否存儲該元素