java容器 Set

Posted 2020-12-11 feiwuqianqi

Set的简介

• Set继承于Collection接口，是一个不允许出现重复元素，并且无序的集合，主要有HashSet和TreeSet两大实现类。
• 在判断重复元素的时候，Set集合会调用hashCode()和equal()方法来实现。
• HashSet是哈希表结构，主要利用HashMap的key来存储元素，计算插入元素的hashCode来获取元素在集合中的位置；
• TreeSet是红黑树结构，每一个元素都是树中的一个节点，插入的元素都会进行排序；

常用方法

与List接口一样，Set接口也提供了集合操作的基本方法。

但与List不同的是，Set还提供了equals(Object o)和hashCode()，供其子类重写，以实现对集合中插入重复元素的处理；

HashSet

简介

HashSet实现Set接口，底层由HashMap来实现，为哈希表结构，新增元素相当于HashMap的key，value默认为一个固定的Object。当有元素插入的时候，会计算元素的hashCode值，将元素插入到哈希表对应的位置中来；它继承于AbstractSet，实现了Set, Cloneable, Serializable接口。

• HashSet继承AbstractSet类，获得了Set接口大部分的实现，减少了实现此接口所需的工作，实际上是又继承了AbstractCollection类；
• HashSet实现了Set接口，获取Set接口的方法，可以自定义具体实现，也可以继承AbstractSet类中的实现；
• HashSet实现Cloneable，得到了clone()方法，可以实现克隆功能；
• HashSet实现Serializable，表示可以被序列化，通过序列化去传输，典型的应用就是hessian协议。

特点

• 不允许出现重复因素；
• 允许插入Null值；
• 元素无序（添加顺序和遍历顺序不一致）；
• 线程不安全，若2个线程同时操作HashSet，必须通过代码实现同步；

基本操作

HashSet底层由HashMap实现，插入的元素被当做是HashMap的key，根据hashCode值来确定集合中的位置，由于Set集合中并没有角标的概念，所以并没有像List一样提供get（）方法。当获取HashSet中某个元素时，只能通过遍历集合的方式进行equals()比较来实现；

public class HashSetTest {
    public static void main(String[] agrs){
        //创建HashSet集合：
        Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
        System.out.println("HashSet初始容量大小："+hashSet.size());

        //元素添加：
        hashSet.add("my");
        hashSet.add("name");
        hashSet.add("is");
        hashSet.add("jiaboyan");
        hashSet.add(",");
        hashSet.add("hello");
        hashSet.add("world");
        hashSet.add("!");
        System.out.println("HashSet容量大小："+hashSet.size());

        //迭代器遍历：
        Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();
        while (iterator.hasNext()){
            String str = iterator.next();
            System.out.println(str);
        }
        //增强for循环
        for(String str:hashSet){
            if("jiaboyan".equals(str)){
                System.out.println("你就是我想要的元素:"+str);
            }
            System.out.println(str);
        }

        //元素删除：
        hashSet.remove("jiaboyan");
        System.out.println("HashSet元素大小：" + hashSet.size());
        hashSet.clear();
        System.out.println("HashSet元素大小：" + hashSet.size());

        //集合判断：
        boolean isEmpty = hashSet.isEmpty();
        System.out.println("HashSet是否为空：" + isEmpty);
        boolean isContains = hashSet.contains("hello");
        System.out.println("HashSet是否为空：" + isContains);
    }
}

元素不重复的原理

在向HashMap中添加元素时，先判断key的hashCode值是否相同，如果相同，则调用equals()、==进行判断，若相同则覆盖原有元素；如果不同，则直接向Map中添加元素；

TreeSet

此集合的实现和树结构有关。与HashSet集合类似，TreeSet也是基于Map来实现，其底层结构为红黑树；

特点

与HashSet不同的是，TreeSet具有排序功能，分为自然排序(123456)和自定义排序两类，默认是自然排序；在程序中，我们可以按照任意顺序将元素插入到集合中，等到遍历时TreeSet会按照一定顺序输出--倒序或者升序

• 对插入的元素进行排序，是一个有序的集合（主要与HashSet的区别）;
• 底层使用红黑树结构，而不是哈希表结构；
• 允许插入Null值；
• 不允许插入重复元素；
• 线程不安全；

接口

它继承AbstractSet，实现NavigableSet, Cloneable, Serializable接口

• 与HashSet同理，TreeSet继承AbstractSet类，获得了Set集合基础实现操作；
• TreeSet实现NavigableSet接口，而NavigableSet又扩展了SortedSet接口。这两个接口主要定义了搜索元素的能力，例如给定某个元素，查找该集合中比给定元素大于、小于、等于的元素集合，或者比给定元素大于、小于、等于的元素个数；简单地说，实现NavigableSet接口使得TreeSet具备了元素搜索功能；
• TreeSet实现Cloneable接口，意味着它也可以被克隆；
• TreeSet实现了Serializable接口，可以被序列化，可以使用hessian协议来传输；

基本操作

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] agrs){
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<String>();
        System.out.println("TreeSet初始化容量大小："+treeSet.size());

        //元素添加：
        treeSet.add("my");
        treeSet.add("name");
        treeSet.add("jiaboyan");
        treeSet.add("hello");
        treeSet.add("world");
        treeSet.add("1");
        treeSet.add("2");
        treeSet.add("3");
        System.out.println("TreeSet容量大小：" + treeSet.size());
        System.out.println("TreeSet元素顺序为：" + treeSet.toString());

        //增加for循环遍历：
        for(String str:treeSet){
            System.out.println("遍历元素："+str);
        }

        //迭代器遍历：升序
        Iterator<String> iteratorAesc = treeSet.iterator();
        while(iteratorAesc.hasNext()){
            String str = iteratorAesc.next();
            System.out.println("遍历元素升序："+str);
        }

        //迭代器遍历：降序
        Iterator<String> iteratorDesc = treeSet.descendingIterator();
        while(iteratorDesc.hasNext()){
            String str = iteratorDesc.next();
            System.out.println("遍历元素降序："+str);
        }

        //元素获取:实现NavigableSet接口
        String firstEle = treeSet.first();//获取TreeSet头节点：
        System.out.println("TreeSet头节点为：" + firstEle);

        // 获取指定元素之前的所有元素集合：(不包含指定元素)
        SortedSet<String> headSet = treeSet.headSet("jiaboyan");
        System.out.println("jiaboyan节点之前的元素为："+headSet.toString());

        //获取给定元素之间的集合：（包含头，不包含尾）
        SortedSet subSet = treeSet.subSet("1","world");
        System.out.println("1--jiaboan之间节点元素为："+subSet.toString());

        //集合判断：
        boolean isEmpty = treeSet.isEmpty();
        System.out.println("TreeSet是否为空："+isEmpty);
        boolean isContain = treeSet.contains("who");
        System.out.println("TreeSet是否包含who元素："+isContain);

        //元素删除：
        boolean jiaboyanRemove = treeSet.remove("jiaboyan");
        System.out.println("jiaboyan元素是否被删除"+jiaboyanRemove);

        //集合中不存在的元素，删除返回false
        boolean whoRemove = treeSet.remove("who");
        System.out.println("who元素是否被删除"+whoRemove);
               //删除并返回第一个元素：如果set集合不存在元素，则返回null
        String pollFirst = treeSet.pollFirst();
        System.out.println("删除的第一个元素："+pollFirst);

        //删除并返回最后一个元素：如果set集合不存在元素，则返回null
        String pollLast = treeSet.pollLast();
        System.out.println("删除的最后一个元素："+pollLast);

        treeSet.clear();//清空集合:
    }
}

使用

若是想添加自定义的类，那么就必须满足以下两点的任意一点

• 实现Comparetor接口，并重写compare方法
• 实现Comparable接口，并重写compareTo方法

调用方法的结果

结果返回大于0时，方法前面的值大于方法中的值；

结果返回等于0时，方法前面的值等于方法中的值；

结果返回小于0时，方法前面的值小于方法中的值；

LinkedHashSet

LinkedHashSet是Set集合的一个实现，具有set集合不重复的特点，同时具有可预测的迭代顺序，也就是我们插入的顺序。

并且linkedHashSet是一个非线程安全的集合。如果有多个线程同时访问当前linkedhashset集合容器，并且有一个线程对当前容器中的元素做了修改，那么必须要在外部实现同步保证数据的冥等性。

扩容方式与hashmap相同，返回结果为存储时的顺序，这是由于链表的特性，指向存储，通过hash的特性来保证唯一性。