java - Set 的内部顺序怎么会被破坏呢？

Question

每个 Java 文档都说 Set 是无序数据结构。 但是当我们尝试这样的实验时:

public class SetTest {

    @Test
    public void testIterationsOverSet() {
        Set<Integer> s = new HashSet<>();


        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            s.add(i);
            System.out.println(Arrays.toString(s.toArray()));
        }

        Set<Integer> s2 = new LinkedHashSet<>(s);

        Set<Integer> s3 = new TreeSet<>(s2);

        printSet(s, "HashSet");

        printSet(s2, "LinkedHashSet");

        printSet(s3, "TreeSet");

    }

    private void printSet(Set<Integer> set, String msg) {
        System.out.println("\n"+msg);
        Iterator<Integer> itr = set.iterator();
        while (itr.hasNext()) {
            System.out.print(itr.next());
        }
        System.out.println();
    }
}

我们将得到如下输出:

[0]
[0, 1]
[0, 1, 2]
[0, 1, 2, 3]
[0, 1, 2, 3, 4]
[0, 1, 2, 3, 4, 5]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

HashSet
0123456789

LinkedHashSet
0123456789

TreeSet
0123456789

各种集合的顺序是上面输出中的顺序。我有一个假设，每次我们通过添加新元素来更改 Set 时，我们都会崩溃，我们会更改顺序，但所有内容似乎都是在 Set 内部排序的，元素在添加时存储。

所以实际上，据说顺序是不能保证的，上面的例子是正确的，一切都按预期进行。

但问题是，在什么情况下我们可以打破 Set 内部的顺序？

Answer 1

哈希集不会对您插入的数字进行排序，但它恰好在这种特定情况下保留插入顺序，因为您要插入从 0 开始的一组连续数字。纯属偶然，这组数字最终没有被打乱。

原因是整数的哈希码是整数本身，哈希码直接映射到 HashMap 内部数组中的索引。 0 插入到索引 0 处，1 插入到索引 1 处，2 插入到索引 2 处，依此类推。当您插入连续的小整数时，您实际上是在测试最简单的可能场景，其中 HashMap 的行为实际上是可以预测的。

尝试更复杂的场景:代替0-9，插入100-109；或 100-200，步长为 10；或 200-100，步长为 -10；或一组具有不同大小间隙和顺序的不同数字，例如 {100, 2, 2222, -63, 72}；等等

此外，看看 HashSet<String> 会发生什么与 HashSet<Integer> 相比。我预计，您会发现字符串的排序非常随意，而且很少按顺序排列。