Java Set接口及常用实现类总结

时间:2023-02-02 馆主阿牛人气:0

前言

Collection的另一个子接口就是Set，他并没有我们List常用，并且自身也没有一些额外的方法，全是继承自Collection中的，因此我们还是简单总结一下，包括他的常用实现类HashSet、LinkedHashSet、TreeSet的总结！

概述

Set 接口是 Collection 的子接口， set 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 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据equals()方法。

Set 无序性与不可重复性的理解

无序性

不等于随机性。

public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add("aniu");
        set.add(666);
        set.add("yyds");
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

可以看到，他遍历输出的结果不同于元素添加顺序。但千万不要认为这就是无序性，这一点你可以对比LinkedHashSet，他也是无序的，但他区别于HashSet,他可以按照添加顺讯遍历Set。因此，这里无序性要从底层存储数据的角度理解：Set存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值。

不可重复性

保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回True，即相同的元素只能添加一个。

需要注意的是，对于自定义类实现的对象，一定要重写hashcode和equals方法才能保证判断他们是否相等。

可以看下面这段代码：

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @Author：Aniu
 * @Date：2023/1/5 17:24
 * @description TODO
 */
public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add("aniu");
        set.add(666);
        set.add("yyds");
        set.add(new Stu("aniu",21));
        set.add(new Stu("aniu",21));
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

class Stu{
    String name;
    int age;

    public Stu(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Stu{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Stu)) return false;

        Stu stu = (Stu) o;

        if (age != stu.age) return false;
        return name != null ? name.equals(stu.name) : stu.name == null;
    }
    
}

可以发现我们之只重写equals是不行的！

重写hashcode后再看结果：

@Override
    public int hashCode() {
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

可以看到成功去掉了自定义对象的重复。这个和Set的底层存储原理有关，我们下面会写到！

Set 接口常用实现类

HashSet

作为Set接口的主要实现类，他是线程不安全的，可以存储null值！

HashSet中元素的添加过程

我们以HashSet为例，来大概说一下Set元素的添加过程：

我们向 Hashset 中添加元素 a ，首先调用元素 a 所在类的 hashcode (）方法，计算元素 a 的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出 HashSet 底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：

1.如果此位置上没有其他元素，则元素 a 添加成功。

2.如果此位置上有其他元素（或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素 b 的 hash 值：

a.如果 hash 值不相同，则元素 a 添加成功。

b.如果 hash 值相同，进而需要调用元素 a 所在类的 equals (）方法：

equals (）返回 true ，元素 a 添加失败
equaLs (）返回 false ，则元素 a 添加成功。

对于添加成功的而言，如果通过hash值计算出的数组索引相同，则元素 a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。

这也就是上面不可重复性里写到的，对于自定义类实现的对象，一定要重写hashcode和equals方法才能保证判断他们是否相等。

这里源码就不分析了，因为 HashSet的底层是HashMap,我们后面会总结HashMap的源码分析！

LinkedHashSet

是HashSet的子类，遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历！

public static void main(String[] args) {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add("aniu");
        set.add(666);
        set.add("yyds");
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

LinkedHashSet为什么可以按照添加的元素顺序来遍历呢，看下面这张图就行了：

LinkedHashSet在原有HashSet的基础上提供了双向链表，保证了便历时的顺序输出！

对于频繁的便利操作，LinkedHashSet的效率高于HashSet！

TreeSet

可以按照添加的元素的指定属性进行排序，因此，他要求添加的元素是同一数据类型！

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new TreeSet();
        set.add(3);
        set.add(21);
        set.add(15);
        set.add(6);
        Iterator iterator = set.iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

对于自定义类的对象，就需要我们前面总结的自然排序和定制排序了，这里不再写案例！

那再看看TreeSet的存储结构：

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