Java进阶--Set接口

Posted 2020-12-19 青梅换了酒钱

Set接口

java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复。


Set集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet这两个集合。

tips:Set集合取出元素的方式可以采用：迭代器、增强for。

1.1 HashSet集合

1.1.1 HashSet集合介绍

java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持，由于我们暂时还未学习，先做了解。


HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。


我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:

package 集合和泛型.Set;

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

/*
    HashSet的特点：
        1. 不允许存储重复的元素
        2. 没有索引，没有带索引的方法，也不能使用普通的for循环遍历
        3. 是一个无序的集合，存储元素和取出元素的顺序有可能一致
        4. 底层是一个Hash表结构： 查询速度非常快。
 */
public class Demo01HashSet {
    public static void main(String[] args) {
        Set<Integer> set = new HashSet<>();
        set.add(1);
        set.add(2);
        // set.add(2);
        set.add(3);
        set.add(4);

        // 使用迭代器变量
        Iterator it = set.iterator();
        while(it.hasNext()){
            System.out.println(it.next());
        }
        System.out.println("---------------");
        for(Integer s: set){
            System.out.println(s);
        }

    }
}

1.1.2 ?HashSet集合存储数据的结构（哈希表）

什么是哈希表呢？


在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。
在JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。
特点： 查询速度快。
简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

存储流程图：
? ??? ??? ??? ??


总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

package 集合和泛型.Set;

import java.util.HashSet;

/*
    Set集合不允许存储重复元素的原理
 */
public class Demo02HashSetSavaString {
    public static void main(String[] args) {

        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        String s1 = new String("abc");
        String s2 = new String("abc");
        String s3 = new String("重地");
        String s4 = new String("通话");
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        set.add(s3);
        set.add(s4);
        set.add("abc");
        System.out.println(set);
    }
}

1.1.3 ?HashSet存储自定义类型元素

给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一


创建自定义Student类

package 集合和泛型.Set;

import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;

/*
    HashSet存储自定义类型的元素

   Set集合报错元素唯一
        存储的元素（String,Integer,.... Student,Person ）,必须重写hashCode方法和equals方法
  要求：
    同名，同年龄的人视为一个人
 */
class Student{
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

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

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Student{" +
                "name=‘" + name + ‘‘‘ +
                ", age=" + age +
                ‘}‘;
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Student)) return false;
        Student student = (Student) o;
        return getAge() == student.getAge() &&
                Objects.equals(getName(), student.getName());
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(getName(), getAge());
    }
}
public class Demo03HashSetSavePerson {
    public static void main(String[] args) {

        // 创建HashSet集合存储Student
        HashSet<Student> set = new HashSet<>();
        Student stu1 = new Student("张三", 18);
        Student stu2 = new Student("张三", 18);
        Student stu3 = new Student("张三", 18);
        set.add(stu1);
        set.add(stu2);
        set.add(stu3);
        System.out.println(set);        // 没重写equals和hashCode方法,重复的值也存入了
        System.out.println(stu1.hashCode());
        System.out.println(stu2.hashCode());
        System.out.println(stu1==stu2);
        System.out.println(stu1.equals(stu2));
        // 没重写
        //[Student{name=‘张三‘, age=18}, Student{name=‘张三‘, age=18}, Student{name=‘张三‘, age=18}]
        //764977973
        //381259350
        //false
        //false
        //重写后
        //[Student{name=‘张三‘, age=18}]
        //24022538
        //24022538
        //false
        //true   
    }
}

1.2 LinkedHashSet

我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？


在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。


演示代码如下:

package 集合和泛型.Set;

import java.util.HashSet;
import java.util.LinkedHashSet;

/*
    java.util.LinkedHashSet集合， extends HashSet集合
    LinkedHashSet集合的特点：
        底层是一个哈希表(数组+链表+红黑树）+ 链表，多了一条链表（记录元素存储顺序），保证数据的有序
 */
public class Demo04LinkedHashSet {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set = new HashSet<>();
        set.add("www");
        set.add("abc");
        set.add("abc");
        set.add("java");
        System.out.println(set);  //[abc, java, www] 无序，不允许重复

        LinkedHashSet<String> linkset = new LinkedHashSet<>();
        linkset.add("www");
        linkset.add("abc");
        linkset.add("abc");
        linkset.add("java");
        System.out.println(linkset); //[www, abc, java] 有序，不允许重复，先存入先取出

    }
}

1.3 可变参数

在JDK1.5之后，如果我们定义一个方法需要接受多个参数，并且多个参数类型一致，我们可以对其简化成如下格式：

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型... 形参名){  }

其实这个书写完全等价与

修饰符 返回值类型 方法名(参数类型[] 形参名){  }

只是后面这种定义，在调用时必须传递数组，而前者可以直接传递数据即可。


JDK1.5以后。出现了简化操作。... 用在参数上，称之为可变参数。


同样是代表数组，但是在调用这个带有可变参数的方法时，不用创建数组(这就是简单之处)，直接将数组中的元素作为实际参数进行传递，其实编译成的class文件，将这些元素先封装到一个数组中，在进行传递。这些动作都在编译.class文件时，自动完成了。


代码演示：

public class ChangeArgs {
    public static void main(String[] args) {
        int[] arr = { 1, 4, 62, 431, 2 };
        int sum = getSum(arr);
        System.out.println(sum);
        //  6  7  2 12 2121
        // 求 这几个元素和 6  7  2 12 2121
        int sum2 = getSum(6, 7, 2, 12, 2121);
        System.out.println(sum2);
    }

    /*
     * 完成数组  所有元素的求和 原始写法
     
      public static int getSum(int[] arr){
        int sum = 0;
        for(int a : arr){
            sum += a;
        }
        
        return sum;
      }
    */
    //可变参数写法
    public static int getSum(int... arr) {
        int sum = 0;
        for (int a : arr) {
            sum += a;
        }
        return sum;
    }
}

tips: 上述add方法在同一个类中，只能存在一个。因为会发生调用的不确定性
注意：如果在方法书写时，这个方法拥有多参数，参数中包含可变参数，可变参数一定要写在参数列表的末尾位置。