前言

关于Set和HashSet的API使用可参见 集合基础入门（Collection，ArrayList，HashSet，HashMap）

HashSet底层原理

1.哈希表

HashSet集合底层采取哈希表存储数据
哈希表是一种对于增删改查数据性能都较好的结构

哈希表组成
JDK8之前：数组+链表（可以看作元素为链表的数组）
JDK8开始：数组+链表+红黑树

2.哈希值

根据hashcode方法算出来的int类型的整数
该方法定义在Object类中，所有对象都可以调用，默认使用地址值进行计算。一般情况下，会重写hashcode方法，利用对象内部的属性值计算哈希值

对象的哈希值特点

• 如果没有重写hashCode方法，不同对象计算出的哈希值是不同的
• 如果已经重写hashcode方法，不同的对象只要属性值相同，计算出的哈希值就是一样的
• 在小部分情况下，不同的属性值或者不同的地址值计算出来的哈希值也有可能一样。(哈希碰撞)

e.g.
新建一个Student Bean类，没有重写hashcode方法
再创建Student对象

Student std1 = new Student("zs",22); 
Student std2 = new Student("lisi",23); 
Student std3 = new Student("zs",22);  
System.out.println(std1.hashCode()); // 434091818
System.out.println(std2.hashCode()); // 398887205
System.out.println(std3.hashCode()); // 2114889273，此时std1和std3虽然属性值相同，但没有重写HashCode方法，所以哈希值不同

重写HashCode方法后

在Student Bean类方法中重写

 @Override
  public boolean equals(Object o) {
      if (this == o) return true;
      if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
      Student student = (Student) o;
      return age == student.age && Objects.equals(name, student.name);
  }
  @Override
  public int hashCode() {
      return Objects.hash(name, age);
  }

再创建对象

Student std1 = new Student("zs",22); 
Student std2 = new Student("lisi",23); 
Student std3 = new Student("zs",22);  
System.out.println(std1.hashCode()); // 121790
System.out.println(std2.hashCode()); // 102983077
System.out.println(std3.hashCode()); // 121790，此时std1和std3属性相同，而且重写了HashCode方法，所以哈希值相同

String s1 = "重地";
String s2 = "通话";
String s3 ="hello";
System.out.println(s1.hashCode()); // 1179395
System.out.println(s2.hashCode()); // 1179395，哈希碰撞：不同的地址值可能也会哈希值相同
System.out.println(s3.hashCode());  // 99162322

3.底层原理

（1）创建一个默认长度16，默认加载因子为0.75的数组，数组名table

（2）根据元素的哈希值跟数组的长度计算出应存入的位置

// 计算公式
int index = （数组长度-1） & 哈希值

（3）判断当前位置是否为null，如果是null直接存入

（4）如果位置不为null，表示有元素，则调用equals方法比较属性值

（5）一样：不存； 不一样：存入数组，形成链表
JDK8以前：新元素存入数组，老元素挂在新元素下面
JDK8以后：新元素直接挂在老元素下面

其中加载因子是用于扩容：当HashSet的元素到达16 *0.75=12时，就扩容到原先的两倍（32）

另外：
JDK8以后，当链表长度超过8，而且数组长度大于等于64时，自动转换为红黑树

如果集合中存储的是自定义对象，必须重写hashCode和equals方法（String，Integer等数据类型jdk已经重写好hashCode方法）

4.回答三个问题

Q1:HashSet为什么存和取的顺序不一样（无序性）?
在遍历时会按照数组的索引进行遍历，如果当前索引有链表，则继续遍历当前链表

Q2:HashSet为什么没有索引?
哈希表的底层既有数组又有链表，无法统一索引

Q3:HashSet是利用什么机制保证数据去重的?
利用hashcode和equals方法

参考链接：
https://www.bilibili.com/video/BV17F411T7Aop=197&vd_source=38cb30e60861b967d6cdfa51ce1c31fa