一、java集合(2)Set--HashSet/TreeSet/LinkedHashSet
目录
一、HashSet
二、TreeSet
三、LinkedHashSet
Set注重独一无二的性质,该体系集合用于存储无序(存入和取出的顺序不一定相同)元素，值不能重 复。对象的相等性本质是对象hashCode值（java是依据对象的内存地址计算出的此序号）判断 的，如果想要让两个不同的对象视为相等的，就必须覆盖Object的hashCode方法和equals方 法。
- Set 是继承于Collection的接口。它是一个不允许有重复元素的集合。
- AbstractSet 是一个抽象类，它继承于AbstractCollection，AbstractCollection实现了Set中的绝大部分函数，为Set的实现类提供了便利。
- HastSet 和 TreeSet 是Set的两个实现类:
HashSet依赖于HashMap，它实际上是通过HashMap实现的。HashSet中的元素是无序的。
TreeSet依赖于TreeMap，它实际上是通过TreeMap实现的。TreeSet中的元素是有序的。
一、HashSet
- HashSet继承于AbstractSet，并且实现了Set接口。
- HashSet的本质是一个"没有重复元素"的集合，它是通过HashMap实现的。HashSet中含有一个"HashMap类型的成员变量"map，HashSet的操作函数，实际上都是通过map实现的。
1.结构
HashSet的代码实际上非常简单，通过上面的注释应该很能够看懂。它是通过HashMap实现的，若对HashSet的理解有困难，建议先学习以下HashMap；学完HashMap之后，在学习HashSet就非常容易了。
// HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的
private transient HashMap map;
// PRESENT是向map中插入key-value对应的value
// 因为HashSet中只需要用到key，而HashMap是key-value键值对；
// 所以，向map中添加键值对时，键值对的值固定是PRESENT
private static final Object PRESENT = new Object(); 2.源码分析
package java.util;
public class HashSet
extends AbstractSet
implements Set, Cloneable, java.io.Serializable
{
static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
// HashSet是通过map(HashMap对象)保存内容的
private transient HashMap map;
// PRESENT是向map中插入key-value对应的value
// 因为HashSet中只需要用到key，而HashMap是key-value键值对；
// 所以，向map中添加键值对时，键值对的值固定是PRESENT
private static final Object PRESENT = new Object();
// 默认构造函数
public HashSet() {
// 调用HashMap的默认构造函数，创建map
map = new HashMap();
}
// 带集合的构造函数
public HashSet(Collection c) {
// 创建map。
// 为什么要调用Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16)，从 (c.size()/.75f) + 1 和 16 中选择一个比较大的树呢？
// 首先，说明(c.size()/.75f) + 1
// 因为从HashMap的效率(时间成本和空间成本)考虑，HashMap的加载因子是0.75。
// 当HashMap的“阈值”(阈值=HashMap总的大小*加载因子) < “HashMap实际大小”时，
// 就需要将HashMap的容量翻倍。
// 所以，(c.size()/.75f) + 1 计算出来的正好是总的空间大小。
// 接下来，说明为什么是 16 。
// HashMap的总的大小，必须是2的指数倍。若创建HashMap时，指定的大小不是2的指数倍；
// HashMap的构造函数中也会重新计算，找出比“指定大小”大的最小的2的指数倍的数。
// 所以，这里指定为16是从性能考虑。避免重复计算。
map = new HashMap(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
// 将集合(c)中的全部元素添加到HashSet中
addAll(c);
}
// 指定HashSet初始容量和加载因子的构造函数
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
// 指定HashSet初始容量的构造函数
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap(initialCapacity);
}
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);
}
// 返回HashSet的迭代器
public Iterator iterator() {
// 实际上返回的是HashMap的“key集合的迭代器”
return map.keySet().iterator();
}
public int size() {
return map.size();
}
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
// 将元素(e)添加到HashSet中
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
// 删除HashSet中的元素(o)
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
public void clear() {
map.clear();
}
// 克隆一个HashSet，并返回Object对象
public Object clone() {
try {
HashSet newSet = (HashSet) super.clone();
newSet.map = (HashMap) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
// java.io.Serializable的写入函数
// 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”都写入到输出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out HashMap capacity and load factor
s.writeInt(map.capacity());
s.writeFloat(map.loadFactor());
// Write out size
s.writeInt(map.size());
// Write out all elements in the proper order.
for (Iterator i=map.keySet().iterator(); i.hasNext(); )
s.writeObject(i.next());
}
// java.io.Serializable的读取函数
// 将HashSet的“总的容量，加载因子，实际容量，所有的元素”依次读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in HashMap capacity and load factor and create backing HashMap
int capacity = s.readInt();
float loadFactor = s.readFloat();
map = (((HashSet)this) instanceof LinkedHashSet ?
new LinkedHashMap(capacity, loadFactor) :
new HashMap(capacity, loadFactor));
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i 3.遍历
第一步：根据iterator()获取HashSet的迭代器。
第二步：遍历迭代器获取各个元素。
①Iterator
// 假设set是HashSet对象
for(Iterator iterator = set.iterator();
iterator.hasNext(); ) {
iterator.next();
} ②for-each
第一步：根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。
第二步：遍历数组，获取各个元素。
// 假设set是HashSet对象，并且set中元素是String类型
String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);
for (String str:arr)
System.out.printf("for each : %s\n", str);二、TreeSet
- TreeSet 是一个有序的集合，它的作用是提供有序的Set集合。它继承于AbstractSet抽象类，实现了NavigableSet
, Cloneable, java.io.Serializable接口。 - TreeSet 继承于AbstractSet，所以它是一个Set集合，具有Set的属性和方法。
- TreeSet 实现了NavigableSet接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如查找与指定目标最匹配项。
TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式：自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。
TreeSet为基本操作（add、remove 和 contains）提供受保证的 log(n) 时间开销。
1.构造函数
// 默认构造函数。使用该构造函数，TreeSet中的元素按照自然排序进行排列。
TreeSet()
// 创建的TreeSet包含collection
TreeSet(Collection collection)
// 指定TreeSet的比较器
TreeSet(Comparator comparator)
// 创建的TreeSet包含set
TreeSet(SortedSet set)
//创建的TreeSet包含NavigableMap
TreeSet(NavigableMap m) 2.数据结构
- TreeSet继承于AbstractSet，并且实现了NavigableSet接口。
- TreeSet的本质是一个"有序的，并且没有重复元素"的集合，它是通过TreeMap实现的。TreeSet中含有一个"NavigableMap类型的成员变量"m，而m实际上是"TreeMap的实例"。
// NavigableMap对象
private transient NavigableMap m;
// TreeSet是通过TreeMap实现的，
// PRESENT是键-值对中的值。
private static final Object PRESENT = new Object(); 3.源码分析
TreeSet实际上是TreeMap实现的。当我们构造TreeSet时；若使用不带参数的构造函数，则TreeSet的使用自然比较器；若用户需要使用自定义的比较器，则需要使用带比较器的参数。
package java.util;
public class TreeSet extends AbstractSet
implements NavigableSet, Cloneable, java.io.Serializable
{
// NavigableMap对象
private transient NavigableMap m;
// TreeSet是通过TreeMap实现的，
// PRESENT是键-值对中的值。
private static final Object PRESENT = new Object();
// 不带参数的构造函数。创建一个空的TreeMap
public TreeSet() {
this(new TreeMap());
}
// 将TreeMap赋值给 "NavigableMap对象m"
TreeSet(NavigableMap m) {
this.m = m;
}
// 带比较器的构造函数。
public TreeSet(Comparator comparator) {
this(new TreeMap(comparator));
}
// 创建TreeSet，并将集合c中的全部元素都添加到TreeSet中
public TreeSet(Collection c) {
this();
// 将集合c中的元素全部添加到TreeSet中
addAll(c);
}
// 创建TreeSet，并将s中的全部元素都添加到TreeSet中
public TreeSet(SortedSet s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}
// 返回TreeSet的顺序排列的迭代器。
// 因为TreeSet时TreeMap实现的，所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器
public Iterator iterator() {
return m.navigableKeySet().iterator();
}
// 返回TreeSet的逆序排列的迭代器。
// 因为TreeSet时TreeMap实现的，所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器
public Iterator descendingIterator() {
return m.descendingKeySet().iterator();
}
// 返回TreeSet的大小
public int size() {
return m.size();
}
// 返回TreeSet是否为空
public boolean isEmpty() {
return m.isEmpty();
}
// 返回TreeSet是否包含对象(o)
public boolean contains(Object o) {
return m.containsKey(o);
}
// 添加e到TreeSet中
public boolean add(E e) {
return m.put(e, PRESENT)==null;
}
// 删除TreeSet中的对象o
public boolean remove(Object o) {
return m.remove(o)==PRESENT;
}
// 清空TreeSet
public void clear() {
m.clear();
}
// 将集合c中的全部元素添加到TreeSet中
public boolean addAll(Collection c) {
// Use linear-time version if applicable
if (m.size()==0 && c.size() > 0 &&
c instanceof SortedSet &&
m instanceof TreeMap) {
SortedSet set = (SortedSet) c;
TreeMap map = (TreeMap) m;
Comparator cc = (Comparator) set.comparator();
Comparator mc = map.comparator();
if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {
map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);
return true;
}
}
return super.addAll(c);
}
// 返回子Set，实际上是通过TreeMap的subMap()实现的。
public NavigableSet subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement, boolean toInclusive) {
return new TreeSet(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
toElement, toInclusive));
}
// 返回Set的头部，范围是：从头部到toElement。
// inclusive是是否包含toElement的标志
public NavigableSet headSet(E toElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet(m.headMap(toElement, inclusive));
}
// 返回Set的尾部，范围是：从fromElement到结尾。
// inclusive是是否包含fromElement的标志
public NavigableSet tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet(m.tailMap(fromElement, inclusive));
}
// 返回子Set。范围是：从fromElement(包括)到toElement(不包括)。
public SortedSet subSet(E fromElement, E toElement) {
return subSet(fromElement, true, toElement, false);
}
// 返回Set的头部，范围是：从头部到toElement(不包括)。
public SortedSet headSet(E toElement) {
return headSet(toElement, false);
}
// 返回Set的尾部，范围是：从fromElement到结尾(不包括)。
public SortedSet tailSet(E fromElement) {
return tailSet(fromElement, true);
}
// 返回Set的比较器
public Comparator comparator() {
return m.comparator();
}
// 返回Set的第一个元素
public E first() {
return m.firstKey();
}
// 返回Set的最后一个元素
public E first() {
public E last() {
return m.lastKey();
}
// 返回Set中小于e的最大元素
public E lower(E e) {
return m.lowerKey(e);
}
// 返回Set中小于/等于e的最大元素
public E floor(E e) {
return m.floorKey(e);
}
// 返回Set中大于/等于e的最小元素
public E ceiling(E e) {
return m.ceilingKey(e);
}
// 返回Set中大于e的最小元素
public E higher(E e) {
return m.higherKey(e);
}
// 获取第一个元素，并将该元素从TreeMap中删除。
public E pollFirst() {
Map.Entry e = m.pollFirstEntry();
return (e == null)? null : e.getKey();
}
// 获取最后一个元素，并将该元素从TreeMap中删除。
public E pollLast() {
Map.Entry e = m.pollLastEntry();
return (e == null)? null : e.getKey();
}
// 克隆一个TreeSet，并返回Object对象
public Object clone() {
TreeSet clone = null;
try {
clone = (TreeSet) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
clone.m = new TreeMap(m);
return clone;
}
// java.io.Serializable的写入函数
// 将TreeSet的“比较器、容量，所有的元素值”都写入到输出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
s.defaultWriteObject();
// 写入比较器
s.writeObject(m.comparator());
// 写入容量
s.writeInt(m.size());
// 写入“TreeSet中的每一个元素”
for (Iterator i=m.keySet().iterator(); i.hasNext(); )
s.writeObject(i.next());
}
// java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出
// 先将TreeSet的“比较器、容量、所有的元素值”依次读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// 从输入流中读取TreeSet的“比较器”
Comparator c = (Comparator) s.readObject();
TreeMap tm;
if (c==null)
tm = new TreeMap();
else
tm = new TreeMap(c);
m = tm;
// 从输入流中读取TreeSet的“容量”
int size = s.readInt();
// 从输入流中读取TreeSet的“全部元素”
tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);
}
// TreeSet的序列版本号
private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;
} 4.遍历
①Iterator
for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ) {
iter.next();
} ②descendingIterator
for(Iterator iter = set.descendingIterator(); iter.hasNext(); ) {
iter.next();
}③for-each
// 假设set是TreeSet对象，并且set中元素是String类型
String[] arr = (String[])set.toArray(new String[0]);
for (String str:arr)
System.out.printf("for each : %s\n", str);三、LinkedHashSet
对于 LinkedHashSet 而言，它继承于 HashSet、又基于 LinkedHashMap 来实现的。
LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素，它继承与 HashSet，其所有的方法 操作上又与HashSet相同，因此LinkedHashSet 的实现上非常简单，只提供了四个构造方法，并 通过传递一个标识参数，调用父类的构造器，底层构造一个 LinkedHashMap 来实现，在相关操 作上与父类HashSet的操作相同，直接调用父类HashSet的方法即可。
源码
public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
super(initialCapacity, .75f, true);
}
//super(initialCapacity, .75f, true);即为hashSet的构造
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}参考文章:
https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3311252.html
https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3311268.html