如何用Map对象创建Set对象

Java中的Map和Set有不少相似之处。本文将分享一个把Map类转化成Set类的小技巧。

或许你已经知道，HashSet其实是一个披着Set方法外衣的HashMap；同样，TreeSet其实也是一个披着Set方法外衣的TreeMap。Map并不支持直接用迭代器进行遍历，因此下面的这段代码编译无法通过：

Map<String, Double> salaries = new HashMap<>();
for ( double salary : salaries) { // does not compile
}

我们可以通过遍历Map中的key集合、value集合和entry集合来实现Map的遍历。由于Map中的value是可以重复出现的，因此values()方法返回的是一个Collection类型的集合。而Map中的key是不允许重复的，因此keySet()方法和entrySet()返回的都是Set类型的集合。

因此，我们可以采用下面的方法来遍历Map：

Map<String, Double> salaries = new HashMap<>();
for ( double salary : salaries.values()) {
}

或者可以通过遍历key来遍历Map：

Map<String, Double> salaries = new HashMap<>();
for (String name : salaries.keySet()) {
}

当然，还可以通过遍历entry来遍历Map：

Map<String, Double> salaries = new HashMap<>();
for (Map.Entry<String, Double> entry : salaries.entrySet()) {
  String name = entry.getKey();
  double salary = entry.getValue();
}

我经常看到程序员这样遍历Map：先获取keySet，然后对keys进行遍历，并通过get()方法找到对应的value。

Map<String, Double> salaries = new HashMap<>();
for (String name : salaries.keySet()) { // less efficient way to
    double salary = salaries.get(name);   // iterate over entries
}

从直观上看，采用遍历entry的方式遍历Map会更加高效一些，这种遍历方式的时间复杂度是O(n)。然而，如果HashMap中的元素分布均匀，调用get()方法查找元素的时间复杂度将是O(1)，那么这两种方法遍历HashMap的时间复杂度是一样的，都是O(n)。这两种遍历方式虽然有所不同，但时间复杂度都是线性的。但这个结论并不适用于其它类型的Map，特别是TreeMap。TreeMap的平均查找效率是O(log n)，因此通过keySet遍历TreeMap的时间复杂度是O(n x log n)。

java.util包中有很多Map类，其中一些Map类有着对应类型的Set类实现，例如TreeMap和HashMap。这些Set类都是基于对应的Map类实现的，因此它们和对应的Map类保持相同的算法复杂度以及并发特性。

本文的重点来了。我在完成并发专修课程中的某道练习题时，需要一个快速高效并且线程安全的HashSet。起初，我直接把ConcurrentHashMap当作Set用，把要插入Set的元素以Key的形式插入Map，Key所对应的Value则是一个无意义的默认值。后来我发现，Java 6中的java.util.Collections类提供了一个newSetFromMap()方法，该方法能够基于指定的Map对象创建一个新的Set对象。在创建这个Map<K, V>对象时，K的数据类型必须与你想要创建的Set中元素的数据类型一致；而V必须是Boolean类型的，这是因为value字段用于标记该元素是否存在。

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

public class ConcurrentSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> names = Collections.newSetFromMap(
            new ConcurrentHashMap<String, Boolean>()
        );
        names.add( "Brian Goetz" );
        names.add( "Victor Grazi" );
        names.add( "Heinz Kabutz" );
        names.add( "Brian Goetz" );
        System.out.println( "names = " + names);
    }
}

当然，newSetFromMap()方法只能返回标准Set接口类型的对象。如果你的Map类有着更丰富的接口（与标准Map<K, V>接口相比），你还是需要自行封装实现对应的Set类。

希望读者能从本文中有所收获。如果你曾经为找不到ConcurrentHashSet而烦恼，现在你就可以自己创建一个了。