Java进阶（Set）——面试时Set常见问题解读 & 结合源码分析

一时失言乱红尘 2024-02-20 10:38 10阅读 0赞

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## 前言 ##

List、Set、HashMap作为Java中常用的集合，需要深入认识其原理和特性。

本篇博客介绍常见的关于Java中Set集合的面试问题，结合源码分析题目背后的知识点。

关于List的博客文章如下：

*  [Java进阶（List）——面试时List常见问题解读 & 结合源码分析][Java_List_List_ _]

关于的Set的博客文章如下：

*  [Java进阶（Set）——面试时Set常见问题解读 & 结合源码分析][Java_Set_Set_ _]

关于HaseMap的博客文章如下：

*  [Java进阶（HashMap）——面试时HashMap常见问题解读 & 结合源码分析][Java_HashMap_HashMap_ _]
 *  [Java进阶（ConcurrentHashMap）——面试时ConcurrentHashMap常见问题解读 & 结合源码分析 & 多线程CAS比较并交换 初识][Java_ConcurrentHashMap_ConcurrentHashMap_ _ _ _ _CAS_]

其他相关的Set的文章如下：

*  [Java学数据结构（3）——树Tree & B树 & 红黑树 & Java标准库中的集合Set与映射Map & 使用多个映射Map的案例][Java_3_Tree _ B_ _ _ _ Java_Set_Map _ _Map]

#### 目录 ####

*  前言
 *  引出
 *  1. 描述一下HashSet的底层原理？
 *   *  构造方法
     *  add方法
 *  2. map.put方法，静态常量PRESENT
 *  3. map.remove key方法，PRESENT进行比较
 *  4. HashSet的去重原理？
 *  5. 如何选择HashSet 或 TreeSet？
 *  6. 如何得到一个线程安全的Set集合？
 *  总结

## 引出 ##

--------------------

1.特点：无序，去重，非线程安全；  
2.底层：HashMap的Key值实现的；  
3.map.put方法，静态常量PRESENT，新值替换旧值；  
4.map.remove key方法，如果KEY不存在时，则返回的是null，如果KEY存在时，返回的就是e.value，即PRESENT，返回true成功，返回false不成功；  
5.去重原理：先判断hash值，再通过==或者equals判断，整体如果返回true，则为重复元素；  
6.无序的则采用HashSet ，有序的则采用TreeSet；  
7.线程安全的set：Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

## 1. 描述一下HashSet的底层原理？ ##

1.  **HashSet的特点：无序，去重，非线程安全**；
2.  HashSet 底层是用**HashMap的Key值实现的**，也有上面的3大特征；

### 构造方法 ###

无参和代参构造方法都会初始化这个HashMap

> 无参的构造方法，调用了HashMap方法

![在这里插入图片描述][2befab3765cf4e9d8395f237666d3e21.png]

> 有参的构造方法也是，调用了HashMap方法

![在这里插入图片描述][23c17281a58c41c2ad489248af948181.png]

!\[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上![在这里插入图片描述][8af4e4806148407384636c1124fc31a1.png]

### add方法 ###

![在这里插入图片描述][642c585a4ee049bfa15f0abd962b759a.png]

add方法中可以看出调用HashMap的put方法，key为放入元素，值为常量PRESENT

![在这里插入图片描述][52993eaf71c943279282f3454b358327.png]

## 2. map.put方法，静态常量PRESENT ##

既然hashset基于hashmap实现，你说一下 hashset的add方法中，为什么要在map.put的val上放上一个Object类型的静态常量PRESENT？

![在这里插入图片描述][89f60cb91c5a4f9389de6cde5ce1de15.png]

HashSet底层调用了map的put方法，传入了存储的对象和PRESENT常量，那我们进入put方法继续查看

![在这里插入图片描述][ab2daf972605412ab792173658f42d5a.png]

put方法内调用了putVal方法，PRESENT常量为形参value，继续进入查看

![在这里插入图片描述][98bd47ba6bc34284a3359e000b578eef.png]

if (e != null) {
         // existing mapping for key
            //把旧数据存储到oldValue
            V oldValue = e.value;
            //如果说存储的位置上已经有元素了
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                //新元素会替代旧元素   新KEY替代KEY
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            //返回旧元素数据
            return oldValue;
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        //如果说上面的if结构没有执行，那么就说明这个位置上没有元素，则新增成功，返回null
        return null;

![在这里插入图片描述][e88cbe0e859141d2b7b21e588d93af58.png]

![在这里插入图片描述][0cd2c1ca3ddd44fa8becea11105ba868.png]

public boolean add(E e) {
        
            //上面的方法返回值决定了HashSet的add方法到底返回true还是false
            return map.put(e, PRESENT)==null;
        }

1.  此方法内部明确箭头标处的原理，value就是PRESENT，如果进入这个if结构，则说明这个位置上已经存在该key，则会用value替换之前的旧值，然后返回旧值oldValue，否则会返回null;
2.  至此，我们可以看出此方法的返回值是PRESENT或者是null，如果为PRESENT则说明KEY已存在，则add方法就会返回false（此处元素put还是成功的，只是新值替换旧值），返回null则add返回true，此KEY不存在，代表存储新的KEY-VALUE;

## 3. map.remove key方法，PRESENT进行比较 ##

既然hashset基于hashmap实现，你说一下 hashset的remove方法中，为什么要在map.remove key 完了之后要和PRESENT进行一个等值比较呢？

![在这里插入图片描述][b96ae70b49f241e09e693de5e94c4c7d.png]

![在这里插入图片描述][c8f6b9c292a14ac5bf0a3bf89cc84bde.png]

1.  从HashMap的remove方法中可以看出，方法返回的是e.value或者null，与add方法中的原理一起联想，则会明白，**如果KEY不存在时，则返回的是null，如果KEY存在时，返回的就是e.value，即PRESENT**；
2.  所以在HashSet在判断此返回值==PRESENT，如果相等则返回true，说明此KEY是存在的，删除成功返回true，如果返回值是null，那么null=PRESENT则返回的肯定是false，那么代表此KEY不存在，删除自然不成功，返回false；

![在这里插入图片描述][93933885c62c4ec499b607bab8427410.png]

public V remove(Object key) {
        
            Node<K,V> e;
            //判断了一下，如果removeNode删除得到的是null，说明此KEY不存在，方法返回null
            return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
                //否则返回e.value   就是 PRESENT
                null : e.value;
        }

public boolean remove(Object o) {
        
            //因为HashMap删除成功返回的是PRESENT ， ==PRESENT 则结果为true 代表删除成功
        //否则返回的是null ， 返回false  删除失败
            return map.remove(o)==PRESENT;
        }

## 4. HashSet的去重原理？ ##

![在这里插入图片描述][678675457b1945df83f6409d2ccf5ef3.png]

1.  HashMap中putVal方法中有这么一段代码判断，去重原理在于hashcode的判断和equals方法的判断
2.  先判断hash值，再通过==或者equals判断，整体如果返回true，则为重复元素

## 5. 如何选择HashSet 或 TreeSet？ ##

无序的则采用HashSet ，有序的则采用TreeSet

## 6. 如何得到一个线程安全的Set集合？ ##

Set datas = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());

![在这里插入图片描述][5901a8c02cd540bcbf4f73e4126d5e71.png]

--------------------

## 总结 ##

[1e4138573c904bf580a3646f1ba466f1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/55c22d0297e14a60acc6525c1a086728.png
[Java_List_List_ _]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/134115409
[Java_Set_Set_ _]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/134116768
[Java_HashMap_HashMap_ _]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/134120418
[Java_ConcurrentHashMap_ConcurrentHashMap_ _ _ _ _CAS_]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/134122251
[Java_3_Tree _ B_ _ _ _ Java_Set_Map _ _Map]: https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/132515507
[2befab3765cf4e9d8395f237666d3e21.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/6a429f5ac77c45e0a5e9f1f9a2bda9d4.png
[23c17281a58c41c2ad489248af948181.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/424cb7dad170464fb67e3b92961902ef.png
[8af4e4806148407384636c1124fc31a1.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/be5336f4748f405d86bafe469debeb7d.png
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[52993eaf71c943279282f3454b358327.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/4d5303f4216c4760814cc1c0a069aa1d.png
[89f60cb91c5a4f9389de6cde5ce1de15.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/ab0d5566988140d4aa8450f5ae8833d1.png
[ab2daf972605412ab792173658f42d5a.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/829fb90423394c2596a021bf52f7e689.png
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[c8f6b9c292a14ac5bf0a3bf89cc84bde.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/88678213592e40c4b95a4cafc3e1c386.png
[93933885c62c4ec499b607bab8427410.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/c08ad3f4d52d4627b19754a06f41ca48.png
[678675457b1945df83f6409d2ccf5ef3.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/2a5b0b4b3c764bd1b81e62f2490b81a0.png
[5901a8c02cd540bcbf4f73e4126d5e71.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/02/20/156af9d576ac4b85ab8bd18bf3d843e9.png