Java集合大总结——Set的简单使用

Set的简单介绍

  • Set接口是Collection的子接口,Set接口相较于Collection接口没有提供额外的方法。
  • Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中,则添加操作失败。
  • Set集合支持的遍历方式和Collection集合一样:foreach和Iterator。
  • Set的常用实现类有:HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

Set主要实现类:HashSet

HashSet概述

  • HashSet 是 Set 接口的主要实现类,大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
  • HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存储、查找、删除性能。
  • HashSet 具有以下特点:
    • 不能保证元素的排列顺序
    • HashSet 不是线程安全的
    • 集合元素可以是 null

- HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过 hashCode() 方法得到的哈希值相等,并且两个对象的 equals() 方法返回值为true。

  • 对于存放在Set容器中的对象,对应的类一定要重写hashCode()和equals(Object obj)方法,以实现对象相等规则。即:“相等的对象必须具有相等的hash散列码”。

  • HashSet集合中元素的无序性,不等同于随机性。这里的无序性与元素的添加位置有关。具体来说:我们在添加每一个元素到数组中时,具体的存储位置是由元素的hashCode()调用后返回的hash值决定的。导致在数组中每个元素不是依次紧密存放的,表现出一定的无序性。

HashSet中添加元素的过程

  • 第1步:当向 HashSet 集合中存入一个元素时,HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法得到该对象的 hashCode值,然后根据 hashCode值,通过某个散列函数决定该对象在 HashSet 底层数组中的存储位置。

  • 第2步:如果要在数组中存储的位置上没有元素,则直接添加成功。

  • 第3步:如果要在数组中存储的位置上有元素,则继续比较:

    • 如果两个元素的hashCode值不相等,则添加成功;(hashCode值不相等,两个元素必不相同)
    • 如果两个元素的hashCode()值相等,则会继续调用equals()方法:
      • 如果equals()方法结果为false,则添加成功。
      • 如果equals()方法结果为true,则添加失败。

第2步添加成功,元素会保存在底层数组中。
第3步两种添加成功的操作,由于该底层数组的位置已经有元素了,则会通过链表的方式继续链接,存储。

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重写 hashCode() 方法的基本原则

  • 在程序运行时,同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
  • 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时,这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
  • 对象中用作 equals() 方法比较的 Field,都应该用来计算 hashCode 值。

注意:如果两个元素的 equals() 方法返回 true,但它们的 hashCode() 返回值不相等,hashSet 将会把它们存储在不同的位置,但依然可以添加成功。(这是经典的错误,标准的零分)

重写equals()方法的基本原则

  • 重写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。
  • 推荐:开发中直接调用Eclipse/IDEA里的快捷键自动重写equals()和hashCode()方法即可。

Set实现类之二:LinkedHashSet

  • LinkedHashSet 是 HashSet 的子类,不允许集合元素重复。
  • LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以添加顺序保存的。
  • LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet,但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

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Set实现类之三:TreeSet

  • TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类,TreeSet 可以按照添加的元素的指定的属性的大小顺序进行遍历。
  • TreeSet底层使用红黑树结构存储数据
  • 新增的方法如下: (了解)
    • Comparator comparator()
    • Object first()
    • Object last()
    • Object lower(Object e)
    • Object higher(Object e)
    • SortedSet subSet(fromElement, toElement)
    • SortedSet headSet(toElement)
    • SortedSet tailSet(fromElement)
  • TreeSet特点:不允许重复、实现排序(自然排序或定制排序)
  • TreeSet 两种排序方法:自然排序定制排序。默认情况下,TreeSet 采用自然排序。
    • 自然排序:TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系,然后将集合元素按升序(默认情况)排列。
      • 如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时,则该对象的类必须实现 Comparable 接口。
      • 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法,两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。
    • 定制排序:如果元素所属的类没有实现Comparable接口,或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序,则考虑使用定制排序。定制排序,通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。
      • 利用int compare(T o1,T o2)方法,比较o1和o2的大小:如果方法返回正整数,则表示o1大于o2;如果返回0,表示相等;返回负整数,表示o1小于o2。
      • 要实现定制排序,需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
  • 因为只有相同类的两个实例才会比较大小,所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象
  • 对于 TreeSet 集合而言,它判断两个对象是否相等的唯一标准是:两个对象通过 compareTo(Object obj) 或compare(Object o1,Object o2)方法比较返回值。返回值为0,则认为两个对象相等。

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