Java中Set/HashSet的内部处理

众所周知，集合是定义明确的不同对象的集合。集合的每个成员称为集合的元素。因此，换句话说，我们可以说一个集合永远不会包含重复的元素。但是如何在Java Set接口中实现的类（例如HashSet，LinkedHashSet，TreeSet等）实现这种唯一性。在本文中，我们将讨论这种独特性背后的隐藏真理。

HashSet如何在Java内部工作？

让我们看看下面这个程序的输出中有哪些元素是重复的。

// Java program to demonstrate 
// internal working of HashSet 

import java.util.HashSet; 

class Test 
{     
    public static void main(String args[]) 
    { 
        // creating a HashSet 
        HashSet hs = new HashSet(); 
        
        // adding elements to hashset 
        // using add() method 
        boolean b1 = hs.add("Geeks"); 
        boolean b2 = hs.add("GeeksforGeeks"); 
        
        // adding duplicate element 
        boolean b3 = hs.add("Geeks"); 
        
        // printing b1, b2, b3 
        System.out.println("b1 = "+b1); 
        System.out.println("b2 = "+b2); 
        System.out.println("b3 = "+b3); 
        
        // printing all elements of hashset 
        System.out.println(hs); 
            
    } 
} 

输出：

b1 = true
b2 = true
b3 = false
[GeeksforGeeks, Geeks]

现在从输出中可以清楚地看到，当我们尝试使用add()方法添加相同的元素时，则返回false，元素未添加到hashset中，因为它已经存在。现在问题来了，怎么做add()方法检查集合是否已包含指定元素。如果我们仔细看看add()方法就会发现它定义了HashSet类中的默认构造函数。

// predefined HashSet class
public class HashSet
{
    // A HashMap object 
    private transient HashMap map;

    // A Dummy value(PRESENT) to associate with an Object in the Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    
    // default constructor of HashSet class
    // It creates a HashMap by calling 
    // default constructor of HashMap class
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

    // add method 
    // it calls put() method on map object
    // and then compares it's return value with null
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
 
    // Other methods in Hash Set
}

现在可以看到，每当我们创建一个HashSet时，它在内部创建一个HashMap，如果我们使用add()方法，它实际上调用了HashMap的put()方法，key为我们要设置的值，value为一个常量对象“PRESENT”，所以我们可知HashSet通过内部的HashMap存储唯一的值。

那么问题来了？HashMap的put()方法内部是怎么实现的呢？

我们知道HashMap每个key都是独一无二的，put(key,value)方法，则返回与键关联的上一个值，或者null如果没有键的映射。因此，在HashSet的add()方法中，我们使用null检查map.put(key,value)方法的返回值。

1. 如果map.put(key,value)返回null，则语句“map.put(e,PRESENT)==null”返回true，元素被添加到HashSet(内部HashMap)。
2. 如果map.put(key,value)返回key对应的value，那么语句“map.put(e,PRESENT)==null”将返回false,元素未添加到HashSet(内部HashMap)。