关于HashSet的五个问题

1.HashSet集合的底层数据结构是什么样的?

HashSet 集合的底层数据结构是哈希表，它是由一个数组和链表（或红黑树，具体取决于 JDK 版本）组成的数据结构。

1. 数组：哈希表的主要部分是一个数组，它的每个位置称为槽位（slot）。数组的长度通常是一个质数，这有助于减少哈希冲突的发生。

2. 链表或红黑树：每个槽位上存储的元素可能是一个链表或红黑树。当哈希冲突发生时，即多个元素计算得出相同的哈希码并且应该存储在同一个槽位上时，这些元素会以链表或红黑树的形式存储在该槽位上。在 JDK 8 及之后的版本中，当链表长度达到一定阈值时，会将链表转换为红黑树，以提高查找、插入和删除的效率。

3. 哈希函数：哈希表使用哈希函数来计算元素的哈希码（hash code），并根据哈希码确定元素在数组中的存储位置。哈希函数将元素的键（或值）映射到数组的索引位置上，理想情况下，不同的元素应该被映射到不同的数组位置上，从而实现均匀的分布。

4. 解决冲突：当多个元素计算出相同的哈希码时，就会发生哈希冲突。为了解决冲突，HashSet 使用链表或红黑树来存储具有相同哈希码的元素。在查找、插入和删除元素时，会根据元素的哈希码找到对应的槽位，然后在链表或红黑树中进行操作。

总的来说，HashSet 使用哈希表作为底层数据结构，通过哈希函数、数组、链表或红黑树等机制来实现高效的存储和检索操作。这种数据结构的选择使得 HashSet 具有快速的查找、插入和删除操作，并且不允许存储重复元素。

2.HashSet添加元素的过程?

HashSet 添加元素的过程如下：

1. 计算哈希码：当你尝试向 HashSet 中添加一个元素时，首先会对该元素调用其 hashCode() 方法来获取它的哈希码。哈希码是一个整数，代表了元素的唯一标识。

2. 确定存储位置：使用哈希函数将该元素的哈希码映射到 HashSet 的内部数组中的一个槽位（slot）上。这个过程会将哈希码转换为数组索引，从而确定元素在数组中的存储位置。

3. 处理哈希冲突：如果该槽位已经被其他元素占据（即发生了哈希冲突），则在该槽位上会形成一个链表或红黑树。新元素将被添加到链表或红黑树的末尾，使得该位置存储了多个元素。

4. 检查重复元素：在添加元素之前，HashSet 会检查该元素是否已经存在于集合中。它通过比较元素的哈希码和 equals() 方法来确定元素是否重复。如果元素已经存在，则不会重复添加。

5. 添加元素：如果元素是新的（即不存在于集合中），则将其添加到哈希表中。如果发生了哈希冲突，新元素会被添加到链表或红黑树的末尾。

HashSet 添加元素的过程涉及哈希码的计算、数组的索引定位、哈希冲突的解决以及重复元素的检查，这些步骤保证了元素的唯一性和高效的存储。

3.HashSet为什么存和取的顺序不一样?

HashSet 存和取的顺序不一样是因为 HashSet 是基于哈希表实现的集合，而哈希表是一种无序的数据结构。

具体来说，HashSet 内部使用哈希函数将元素映射到内部数组的槽位上。在理想情况下，哈希函数可以将元素均匀地分布在数组的各个位置上，使得元素在数组中的存储位置看起来是随机的。

由于哈希表的无序性质，HashSet 在存储元素时不会保留元素的插入顺序。当你遍历 HashSet 中的元素时，元素的顺序看起来是随机的，这是因为它们在哈希表中的存储位置是根据哈希码计算得到的，并不代表它们被插入集合的顺序。

另外，HashSet 内部使用了链表或红黑树来解决哈希冲突，这进一步影响了元素的存储顺序。在 JDK 8 及之后的版本中，当链表长度达到一定阈值时，会将链表转换为红黑树，这也可能导致元素的顺序发生变化。

综上所述，HashSet 存和取的顺序不一样是由于其底层数据结构的无序性质以及哈希函数的随机性导致的。如果需要有序的集合，可以考虑使用 TreeSet 或 LinkedHashSet。

4.HashSet为什么没有索引?

HashSet 没有索引的主要原因是，它是基于哈希表实现的一种集合，而哈希表是一种无序的数据结构。

在 HashSet 中，元素的存储位置是通过哈希函数计算得出的，这个位置与元素在集合中的插入顺序或任何其他顺序无关。具体来说，哈希表的存储结构是一个数组，数组的每个位置称为槽位（slot）。当元素插入到哈希表中时，通过哈希函数计算得到元素的哈希码，并据此确定元素应该存储在数组的哪个槽位上。

由于哈希码的计算过程通常是不可逆的，因此无法直接从哈希码推导出元素的插入顺序。这就意味着，HashSet 中的元素是无序的，没有像列表或数组那样的索引来访问元素。

因此，HashSet 没有索引的概念，不能像数组或列表一样通过索引来快速访问元素。如果需要有序的集合，可以考虑使用 TreeSet 或 LinkedHashSet，它们提供了按照元素的自然顺序或插入顺序进行排序的功能。

5.HashSet是利用什么机制保证去重的?

HashSet 利用哈希表的机制来保证元素的去重。

当你向 HashSet 中添加一个元素时，HashSet 首先会计算该元素的哈希码（通过调用元素的 hashCode() 方法）。然后，HashSet 使用这个哈希码来确定元素应该存储在内部数组的哪个位置上。如果在该位置上已经有其他元素存储（即发生了哈希冲突），HashSet 将会比较新元素与已存储元素的哈希码和相等性，以确保不会存储重复的元素。

具体来说，HashSet 在存储元素时会比较新元素与已存储元素的哈希码是否相等，如果不相等，则直接将新元素存储在哈希表中。如果相等，则会进一步比较新元素与已存储元素的相等性（通过调用元素的 equals() 方法）。如果新元素与已存储元素相等（即 equals() 方法返回 true），则 HashSet 认为新元素已经存在，不会重复存储；如果不相等，则认为新元素与已存储元素不同，会将新元素存储在哈希表中。

这样，HashSet 通过哈希码和相等性来确保集合中不存储重复的元素，从而实现了去重的功能。