HashSet和CopyOnWriteArraySet
前言
这篇文章的目的如下：
- HashSet是如何保证元素的不重复和无序
- HashSet的增删（改查？）原理
- CopyOnWriteArraySet支持并发的原理
- CopyOnWriteArraySet的增删（改查？）原理
如果不想看分析过程，可直接拉到文章末尾看结论
先来看看 Set接口
public interface Set<E> extends Collection<E> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
我们从以上接口发现Set并没有get和set方法，也就是没有查和改，为什么呢？原因如下：
- 因为Set是无序的，没有通过index来进行查询
- 同样是因为Set是无序的，也就是没有办法通过Index来进行修改
1 HashSet如何保证元素不重复？
要弄清楚HashSet如何保证里面的元素不重复，得从以下两个方面入手：
- 它底层的存储结构是什么？
- 插入时是如何判断元素是否存在？
当我们弄清楚上面两个问题之后我们也可以明白HashSet为什么是无序的了。
1）HashSet的底层存储逻辑
且看源码：
public class HashSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
private transient HashMap<E,Object> map;
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();
/**
* Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
* default initial capacity (16) and load factor (0.75).
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
...
}
我们可以看出来HashSet的底层存储结构是一个HashMap，并且HashSet的元素作为该Map的Key进行存储，HashMap的Key的存储是无序并且不可重复，这就解释了HashSet中如何保证元素不重复
2）插入逻辑
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;}
直接put到map当中
3）总结
由以上内容我们可以知道HashSet的底层存储结构是HashMap，并且插入到HashSet中元素作为map的key进行存储，这就保证HashSet的一下特点：
- HashSet中的元素不重复的
- HashSet中的元素是无序的
2 HashSet增删（改查？）原理
我们从上一小节了解到HashSet的底层存储结构是HashMap，那么它的增删也就是map的put和remove
1）增
public boolean add(E e) {return map.put(e, PRESENT)==null;}
直接put到map当中
2）删
public boolean remove(Object o) {return map.remove(o)==PRESENT;}
直接在map中移除即可，非常简单
3 CopyOnWriteArraySet为什么能支持并发？
在搞清楚CopyOnWriteArraySet为什么能支持并发 这个问题之前，我们先来想想以下几个问题：
- HashSet对应的并发类为什么叫CopyOnWriteArraySet，而不是叫CopyOnWriteHashSet呢？
- CopyOnWriteArraySet和CopyOnWriteArrayList有没有关系？
我想一旦我们弄清楚上面两个问题我们就是知道 CopyOnWriteArraySet为什么能支持并发？
了
先来看看CopyOnWriteArraySet的部分源码：
public class CopyOnWriteArraySet<E> extends AbstractSet<E>
implements java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 5457747651344034263L;
private final CopyOnWriteArrayList<E> al;
/**
* Creates an empty set.
*/
public CopyOnWriteArraySet() {
al = new CopyOnWriteArrayList<E>();
}
...
}
从源码中神奇地发现CopyOnWriteArraySet的底层存储结构竟然是CopyOnWriteArrayList，那么我们就可以知道它的名字的由来了，并且知道它支持并发的原理跟CopyOnWriteArrayList是一样的。
4 CopyOnWriteArraySet的增删（改查？）原理
1）增
public boolean add(E e) {
return al.addIfAbsent(e);
}
看方法名我们就是如果CopyOnWriteArrayList中不存在某元素才会添加成功
2）删
public boolean remove(Object o) {
return al.remove(o);
}
直接从CopyOnWriteArrayList中移除
5 总结
- HashSet是如何保证元素的不重复和无序
答：因为HashSet的底层存储结构是HashMap，并且HashSet中的元素是作为Map的Key存储到Map中，所以HashMap中Key是不重复且无序，所以HashSet中的元素也就是不重复和无序的
- HashSet的增删（改查？）原理
HashSet的增删原理很简单，就是map的put和remove，为什么没有改查呢？那是因为HashSet中的元素是无序的，没办法根据索引进行查询和修改
- CopyOnWriteArraySet支持并发的原理
CopyOnWriteArraySet之所以叫CopyOnWriteArraySet，是因为它的底层存储结构是CopyOnWriteArrayList，同时也就是保证了它的并发安全性
- CopyOnWriteArraySet的增删（改查？）原理
CopyOnWriteArraySet继承了AbstractSet，跟HashSet一样只有增删，没有改查，增删原理也就是调用CopyOnWriteArrayList的增删方法，只不过增的时候需要判断一下List中是否存储该元素
