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面试官：讲讲 HashSet 的底层实现？
HashSet 是 Java 集合框架中用于存储唯一元素的高效数据结构，其底层实现基于 HashMap。以下是其核心实现细节：
一、底层数据结构
依赖关系：
HashSet内部维护了一个HashMap实例，通过操作HashMap的键（Key）来存储元素，而值（Value）统一为固定的 虚拟对象（PRESENT）。private transient HashMap<E, Object> map; private static final Object PRESENT = new Object(); // 占位值元素存储：
添加元素时，元素本身作为HashMap的键，而值固定为PRESENT。public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT) == null; // 若返回 null，说明键不存在，添加成功 }
二、核心特性
唯一性保证：
- 依赖
HashMap键的唯一性机制，通过equals()和hashCode()判断元素是否重复。 - 若两个元素的
hashCode()相同且equals()返回true，则视为重复，无法添加。
- 依赖
无序性：
- 元素的存储和遍历顺序由
HashMap的哈希分布决定，不保证任何顺序（如插入顺序或自然顺序）。 - 若需有序性，可使用
LinkedHashSet（维护插入顺序）或TreeSet（自然排序）。
- 元素的存储和遍历顺序由
线程不安全：
- 与
HashMap类似，多线程并发操作可能导致数据不一致。 - 解决方案：
Set<String> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
- 与
三、性能分析
| 操作 | 时间复杂度 | 说明 |
|---|---|---|
| 添加（add） | 平均 O(1)，最差 O(n) | 哈希冲突少时接近 O(1)，冲突多时退化为链表或红黑树（JDK 8+）。 |
| 删除（remove） | 平均 O(1)，最差 O(n) | 与添加类似，依赖哈希冲突情况。 |
| 查询（contains） | 平均 O(1)，最差 O(n) | 直接通过哈希定位桶，遍历链表或树。 |
四、关键参数与优化
初始容量（Initial Capacity）
- 默认值：
16，表示哈希表的初始桶数量。 - 设置建议：预估元素数量，避免频繁扩容（如
new HashSet<>(100)）。
- 默认值：
负载因子（Load Factor）
- 默认值：
0.75，表示当元素数量达到容量 × 负载因子时触发扩容。 - 扩容规则：容量翻倍（如 16 → 32），重新哈希所有元素。
- 默认值：
哈希冲突处理
- JDK 8 优化：链表长度 ≥8 且容量 ≥64 时，链表转为红黑树；树节点 ≤6 时退化为链表。
五、与 HashMap 的关系
| 维度 | HashSet | HashMap |
|---|---|---|
| 存储内容 | 仅存储键（Key） | 存储键值对（Key-Value） |
| 唯一性判断 | 依赖键的 equals() 和 hashCode() |
同 HashSet |
| 内存占用 | 更小（无冗余 Value 存储） | 更大（需存储 Value） |
六、示例代码
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Banana");
set.add("Apple"); // 重复元素，添加失败
System.out.println(set); // 输出：[Apple, Banana]（顺序不固定）
🐮🐎
- 底层机制：
HashSet通过复用HashMap的键唯一性实现元素去重。 - 适用场景：高频插入、删除和唯一性校验场景（如缓存去重、黑名单过滤）。
- 注意事项：合理设置初始容量和负载因子以优化性能，多线程环境需额外同步。
