【194期】HashSet 是无序的吗？为什么输出的结果有序？

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集合简称集，是数学中一个基本的概念，主要体现两方面的特征：

1）一个集合中，任何两个元素都可以认为是不相同的，即为每个元素只能出现一次。

2）一个集合中，每个元素的地位都是相同的，元素之间是无序的。

Set集合是最简单的一种集合。集合中的对象不按特定的方式排序，并且没有重复对象。Set接口主要实现了两个实现类：HashSet类按照哈希算法来存取集合中的对象，存取速度比较快；TreeSet类实现了SortedSet接口，能够对集合中的对象进行排序。

Set集合不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同元素加入同一个Set集合中，则添加操作失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入。

Set接口是没有所谓的有序和无序的概念，TreeSet是有序的，但此有序是说读取数据的顺序和插入的数据的顺序一致。

HashSet中无序是指读取数据的顺序不一定和插入数据的顺序一样。但是HashSet真实的情况是有序的，只不过它是通过内部HashCode方法计算hash值后自动进行了排序，所以读取的是经过内部排序后的数据，且此数据每次结果都是一样的顺序。

简单说一说哈希表

一个元素为链表的数组，综合了数组与链表的优点。

HashSet具有以下特点：

1）不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同，顺序也可能发生变化；

2）HashSet不是同步的；

3）集合元素值可以是null。

同样的，HashMap和HashSet是一样的，HashMap是根据key的hash值进行了排序。

HashSet底层是基于HashMap实现的，HashSet存放的数据实际就是HashMap的key，而HashMap的value存放的是一个静态的final对象PERSENT;当调用HashSet无参构造函数的时候，实际只是实例化了HashMap对象。

HashSet源码，无参构造函数如下：

public HashSet() {
//实例化map成员变量
map = new HashMap<>();
}

HashSet集合中，假如自然数或字符串（单字符或多字符）输出是有序还是无序呢？

public class JingXuanApplication {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Random ran = new Random();
Set<Integer> set = new HashSet<>();
while(set.size() < 20) {
set.add(ran.nextInt(20)+1);
}
for (Integer integer : set) {
System.out.println(integer);
}
}
}

当按照上述代码插入数据后，发现读取出来的数据如下方输出结果顺序，这是因为正好插入数据的hash值是按照这个顺序排列的。

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20

从上面输出结果，单一自然数输出是有序的。那么当插入一个多位的数值时会出现什么样的变化呢？

public class JingXuanApplication {
public static void main(String[] args) throws Exception {
Random ran = new Random();
Set<Integer> set = new HashSet<>();
while(set.size() < 20) {
set.add(ran.nextInt(2000)+1);
}
for (Integer integer : set) {
System.out.println(integer);
}
}
}

输出结果则每次都不会相同，此次输出结果如下：

1280
1345
419
1861
1317
135
1704
1770
171
1835
588
1298
498
178
597
408
954
1114
1725
1790

总结

Set的实现类HashSet底层是基于HashMap实现的，HashSet存储的元素对应hashMap的key，因为HashMap不能存储重复的Key，所以HashSet不能存放重复元素；由于HashMap的key是基于hashCode存储对象的，所以HashSet中存放的对象也是无序的；HashSet也没有提供get方法，可以通过Iterator迭代器获取数据。

HashSet中元素是按照它们的HashCode值排序存储的，hash算法混淆程度低，在[0, 2^32-1]范围内经过HashMap.hash()之后还是得到之前的结果。

对于单个字符而言，这些HashCode是按照ASCII码，因此，当按顺序添加自然数或者26个英文字符时，会产生一种HashSet也可以有序输出“错觉”的假象。

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