java培训技术SE进阶之Set接口

 Set接口

  • Set接口是Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法。
  • Set 集合不允许包含相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中,则添加操作失败。
  • Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 equals 方法。因此存放到Set集合中的元素一定要注意equals方法的重写。

Set的常用实现类有:HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

 HashSet

1、概述

  • HashSet 是 Set 接口的典型实现,大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
  • HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素,因此具有很好的存取和查找性能。
  • HashSet 集合判断两个元素相等的标准:两个对象通过 hashCode() 方法比较相等,并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
    • 当向 HashSet 集合中存入一个元素时,HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值,然后根据 hashCode 值,通过某种散列函数决定该对象在 HashSet 中的存储位置。(这个散列函数会与底层数组的长度相计算得到在数组中的下标,并且这种散列函数计算还尽可能保证能均匀存储元素,越是散列分布,该散列函数设计的越好)
    • 如果两个元素的hashCode()值相等,会再继续调用equals方法,如果equals方法结果为true,添加失败,如果为false,那么会保存该元素,但是该数组的位置已经有元素了,那么会通过链表的方式继续链接。
  • HashSet 具有以下特点:
    • 不能保证元素的排列顺序
    • HashSet 不是线程安全的
    • 集合元素可以有一个是 null

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底层也是数组,初始容量为16,当如果使用率超过0.75,(16*0.75=12)就会扩大容量为原来的2倍。(16扩容为32,依次为64,128….等)

结论:存放到Set集合中的元素一定要注意equals和hashcode方法的重写。

2、hashCode和equals方法

重写equals()方法的原则:

  • 对称性:如果equals(y)返回是“true”,那么y.equals(x)也应该返回是“true”。
  • 自反性:equals(x)必须返回是“true”。
  • 类推性:如果equals(y)返回是“true”,而且y.equals(z)返回是“true”,那么z.equals(x)也应该返回是“true”。
  • 一致性:如果equals(y)返回是“true”,只要x和y内容一直不变,不管你重复x.equals(y)多少次,返回都是“true”。
  • 任何情况下,equals(null),永远返回是“false”;x.equals(和x不同类型的对象)永远返回是“false”。

重写 hashCode() 方法的基本原则

  • 在程序运行时,同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值
  • 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时,这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等
  • 对象中用作 equals() 方法比较的属性Field,都应该用来计算 hashCode 值

 LinkedHashSet

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类

LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置,但它同时使用链表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入顺序保存的。

LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet,但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。

LinkedHashSet 不允许集合元素重复。

 TreeSet

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类,TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet 两种排序方法:自然排序和定制排序。默认情况下,TreeSet 采用自然排序。

1、自然排序

TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系,然后将集合元素按升序排列,如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时,则该对象的类必须实现 Comparable 接口。实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法,两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

向 TreeSet 中添加元素时,只有第一个元素无须比较compareTo()方法,后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。

因为只有相同类的两个实例才会比较大小,所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象

对于 TreeSet 集合而言,它判断两个对象是否相等的唯一标准是:两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值

当需要把一个对象放入 TreeSet 中,重写该对象对应的 equals() 方法时,应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果:如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true,则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。否则让人难以理解。

Comparable 的典型实现:

  • BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类:按它们对应的数值大小进行比较
  • Character:按字符的 unicode值来进行比较
  • Boolean:true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
  • String:按字符串中字符的 unicode 值进行比较
  • Date、Time:后边的时间、日期比前面的时间、日期大

2、定制排序

  • TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小,进行元素升序排列。如果需要定制排序,比如降序排列,可通过Comparator接口的帮助。需要重写compare(T o1,T o2)方法。利用int compare(T o1,T o2)方法,比较o1和o2的大小:如果方法返回正整数,则表示o1大于o2;如果返回0,表示相等;返回负整数,表示o1小于o2。
  • 要实现定制排序,需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。
  • 此时,仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。
  • 使用定制排序判断两个元素相等的标准是:通过Comparator比较两个元素返回了0。
  • 当使用具有与 equals 不一致的强行排序能力的 Comparator 对有序 set(或有序映射)进行排序时,应该小心谨慎。假定一个带显式 Comparator c 的有序 set(或有序映射)与从 set S 中抽取出来的元素(或键)一起使用。如果 c 强行对 S 进行的排序是与 equals 不一致的,那么有序 set(或有序映射)将是行为“怪异的”。

3、结论

  • 放到TreeSet集合中的元素必须是同一个类型的元素
  • 放到TreeSet集合中的元素必须实现Comparable接口,重写compareTo(Object obj)方法,并且需要使得equals方法的与compareTo方法结果一直,即如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true,则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。
  • TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小,进行元素升序排列。如果需要定制排序,比如降序排列,可以将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器,那么添加元素时,将调用compare(T o1,T o2)方法作为排序依据。同时也应该注意equals方法与compare(T o1,T o2)方法的结果一致。

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