HashSet是Java集合框架中基于哈希表(Hash Table)的Set实现,它的实现原理如下:
1. 哈希函数:HashSet使用元素的哈希码(hash code)来确定存储位置。通过调用元素的hashCode()方法获取哈希码(一个整数),然后使用哈希码与HashSet的容量进行取模运算,得到元素在内部数组中的存储位置(桶的索引)。
2. 哈希冲突处理:由于不同的元素可能产生相同的哈希码,可能会导致不同的元素映射到同一个桶中,这种情况称为哈希冲突。HashSet使用链表或红黑树来解决哈希冲突。当冲突发生时,新的元素会加入到该桶中现有元素的链表或红黑树中。
3. 初始化和扩容:初始化时,HashSet会创建一个指定初始容量(默认为16)的桶数组,用于存储元素。随着元素的不断插入,如果桶中链表或红黑树的长度达到一个阈值(默认为8),会将链表转换为红黑树,以提高查询性能。而当元素数量达到容量的75%(加载因子,默认为0.75)时,进行扩容操作,新建一个更大容量的数组,并将所有元素重新分配到新的桶中。
4. 添加元素:当向HashSet中添加元素时,会先计算元素的哈希码,并根据哈希码找到对应的桶。然后,HashSet会遍历桶中的链表或红黑树,如果发现元素已经存在,则不进行添加,如果发现元素不存在,则将新元素加入到桶中。
5. 移除元素:移除元素时,HashSet会先根据元素的哈希码找到对应的桶,然后遍历桶中的链表或红黑树,找到待删除元素并将其移除。
6. 包含元素与查询效率:通过元素的哈希码可以快速定位到元素所在的桶,然后遍历链表或红黑树来查找目标元素,因此HashSet的查询效率较高。
总的来说,HashSet通过哈希码确定元素的存储位置,利用链表和红黑树解决哈希冲突,并提供高效的添加、移除和查询操作。在适当的负载因子和容量下,HashSet可以提供较好的性能。