Java基础 集合（五）Set详解

 

目录

 

简介

set种类

AbstractSet 抽象类

SortedSet 接口

HashSet

LinkedHashSet

TreeSet

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前言-与正文无关

生活远不止眼前的苦劳与奔波，它还充满了无数值得我们去体验和珍惜的美好事物。在这个快节奏的世界中，我们往往容易陷入工作的漩涡，忘记了停下脚步，感受周围的世界。让我们一起提醒自己，要适时放慢脚步，欣赏生活中的每一道风景，享受与家人朋友的温馨时光，发现那些平凡日子里隐藏的幸福时刻。因为，这些点点滴滴汇聚起来的，才是构成我们丰富多彩生活的本质。希望每个人都能在繁忙的生活中找到自己的快乐之源，不仅仅为了生存而工作，更为了更好的生活而生活。

送你张美图！希望你开心！

简介

       集合可以看作是一种容器，用来存储对象信息。所有集合类都位于java.util包下，值得一提的是支持多线程的集合类位于java.util.concurrent包下。

  Set接口定义了该类集合不允许存储重复的元素，且任何操作时均需要通过哈希函数映射到集合内部定位元素，集合内部的元素默认是无序的。

 Set接口继承了Collection接口，是一个不包括重复元素的集合，更确切地说，Set 中任意两个元素不会出现 o1.equals(o2)，而且 Set 至多只能存储一个 NULL 值元素，Set 集合的组成部分可以用下面这张图概括：

set种类

AbstractSet 抽象类

AbstractSet 是一个实现 Set 的一个抽象类，定义在这里可以将所有具体 Set 集合的相同行为在这里实现，避免子类包含大量的重复代码

所有的 Set 也应该要有相同的 hashCode() 和 equals() 方法，所以使用抽象类把该方法重写后，子类无需关心这两个方法。

public abstract class AbstractSet implements Set {
    // 判断两个 set 是否相等
    public boolean equals(Object o) {
        if (o == this) { // 集合本身
            return true;
        } else if (!(o instanceof Set)) { // 集合不是 set
            return false;
        } else {
            // 比较两个集合的元素是否全部相同
        }
    }
    // 计算所有元素的 hashcode 总和
    public int hashCode() { 
        int h = 0;
        Iterator i = this.iterator();
        while(i.hasNext()) {
            E obj = i.next();
            if (obj != null) {
                h += obj.hashCode();
            }
        }
        return h;
    }
}

SortedSet 接口

SortedSet 是一个接口，它在 Set 的基础上扩展了排序的行为，所以所有实现它的子类都会拥有排序功能。

public interface SortedSet extends Set {
    // 元素的比较器,决定元素的排列顺序
    Comparator comparator(); 
    // 获取 [var1, var2] 之间的 set
    SortedSet subSet(E var1, E var2); 
    // 获取以 var1 开头的 Set
    SortedSet headSet(E var1); 
    // 获取以 var1 结尾的 Set
    SortedSet tailSet(E var1); 
    // 获取首个元素
    E first(); 
    // 获取最后一个元素
    E last();
}

HashSet

HashSet 底层借助 HashMap 实现，我们可以观察它的多个构造方法，本质上都是 new 一个 HashMap

public class HashSet extends AbstractSet implements Set, Cloneable, Serializable {
    public HashSet() {
        this.map = new HashMap();
    }
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        this.map = new HashMap(initialCapacity, loadFactor);
    }
    public HashSet(int initialCapacity) {
        this.map = new HashMap(initialCapacity);
    }
}

我们可以观察 add() 方法和remove()方法是如何将 HashSet 的操作嫁接到 HashMap 的。

private static final Object PRESENT = new Object();

public boolean add(E e) {
    return this.map.put(e, PRESENT) == null;
}
public boolean remove(Object o) {
        return this.map.remove(o) == PRESENT;
}

我们看到 PRESENT 就是一个静态常量：使用 PRESENT 作为 HashMap 的 value 值，使用HashSet的开发者只需关注于需要插入的 key，屏蔽了 HashMap 的 value

上图可以观察到每个Entry的value都是 PRESENT 空对象，我们就不用再理会它了。

HashSet 在 HashMap 基础上实现，所以很多地方可以联系到 HashMap：

• 底层数据结构：HashSet 也是采用数组 + 链表 + 红黑树实现
• 线程安全性：由于采用 HashMap 实现，而 HashMap 本身线程不安全，在HashSet 中没有添加额外的同步策略，所以 HashSet 也线程不安全
• 存入 HashSet 的对象的状态最好不要发生变化，因为有可能改变状态后，在集合内部出现两个元素o1.equals(o2)，破坏了 equals()的语义。

LinkedHashSet

LinkedHashSet 的代码少的可怜，不信我给你我粘出来

少归少，还是不能闹，LinkedHashSet继承了HashSet，我们跟随到父类 HashSet 的构造方法看看

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    this.map = new LinkedHashMap(initialCapacity, loadFactor);
}

发现父类中 map 的实现采用LinkedHashMap，这里注意不是HashMap，而 LinkedHashMap 底层又采用 HashMap + 双向链表 实现的，所以本质上 LinkedHashSet 还是使用 HashMap 实现的。

LinkedHashSet -> LinkedHashMap -> HashMap + 双向链表

 

而 LinkedHashMap 是采用 HashMap和双向链表实现的，这条双向链表中保存了元素的插入顺序。所以 LinkedHashSet 可以按照元素的插入顺序遍历元素，如果你熟悉LinkedHashMap，那 LinkedHashSet 也就更不在话下了。

关于 LinkedHashSet 需要注意几个地方：

• 它继承了 HashSet，而 HashSet 默认是采用 HashMap 存储数据的，但是 LinkedHashSet 调用父类构造方法初始化 map 时是 LinkedHashMap 而不是 HashMap，这个要额外注意一下
• 由于 LinkedHashMap 不是线程安全的，且在 LinkedHashSet 中没有添加额外的同步策略，所以 LinkedHashSet 集合也不是线程安全的

TreeSet

TreeSet 是基于 TreeMap 的实现，所以存储的元素是有序的，底层的数据结构是数组 + 红黑树。

而元素的排列顺序有2种，和 TreeMap 相同：自然排序和定制排序，常用的构造方法已经在下面展示出来了，TreeSet 默认按照自然排序，如果需要定制排序，需要传入Comparator。

public TreeSet() { 
    this(new TreeMap());
}
public TreeSet(Comparator comparator) {
    this(new TreeMap<>(comparator));
}

TreeSet 应用场景有很多，像在游戏里的玩家战斗力排行榜

public class Player implements Comparable {
    public String name;
    public int score;
    @Override
    public int compareTo(Student o) {
        return Integer.compareTo(this.score, o.score);
    }
}
public static void main(String[] args) {
    Player s1 = new Player("张三", 100);
    Player s2 = new Player("李四", 90);
    Player s3 = new Player("王五", 80);
    TreeSet set = new TreeSet();
    set.add(s2); set.add(s1); set.add(s3);
    System.out.println(set);
}
// [Student{name='王五', score=80}, Student{name='李四', score=90}, Student{name='张三', score=100}]

对 TreeSet 介绍了它的主要实现方式和应用场景，有几个值得注意的点。

• TreeSet 的所有操作都会转换为对 TreeMap 的操作，TreeMap 采用红黑树实现，任意操作的平均时间复杂度为 O(logN)
• TreeSet 是一个线程不安全的集合
• TreeSet 常应用于对不重复的元素定制排序，例如玩家战力排行榜

注意:TreeSet判断元素是否重复的方法是判断compareTo()方法是否返回0，而不是调用 hashcode() 和 equals() 方法，如果返回 0 则认为集合内已经存在相同的元素，不会再加入到集合当中。

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