Java 集合的那些事儿 （二）【奔跑吧！JAVA】

上一篇文章中，主要介绍了集合中的各种LIst及其功能。

今天我们接着介绍一下同样非常重要的Set集合。

Set集合

扩展Collection接口
无序集合，不允许存放重复的元素；允许使用null元素
对 add()、equals() 和 hashCode() 方法添加了限制
HashSet和TreeSet是Set的实现

HashSet 的后台有一个HashMap;初始化后台容量；只不过生成一个HashSet的话，系统只提供key的访问； 如果有两个Key重复，那么会覆盖之前的；

实现类 :

HashSet：equals返回true，hashCode返回相同的整数；哈希表；存储的数据是无序的。
LinkedHashSet：此实现与HashSet的不同之外在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。存储的数据是有序的。

HashSet类

HashSet类直接实现了Set接口，其底层其实是包装了一个HashMap去实现的。HashSet采用HashCode算法来存取集合中的元素，因此具有比较好的读取和查找性能。

HashSet的特征:

• 不仅不能保证元素插入的顺序，而且在元素在以后的顺序中也可能变化（这是由HashSet按HashCode存储对象（元素）决定的，对象变化则可能导致HashCode变化）
• HashSet是线程非安全的
• HashSet元素值可以为NULL

HashSet常用方法:

• public boolean contains(Object o) ：如果set包含指定元素，返回true
• public Iterator iterator()返回set中元素的迭代器
• public Object[] toArray() ：返回包含set中所有元素的数组public Object[] toArray(Object[] a) ：返回包含set中所有元素的数组，返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型
• public boolean add(Object o) ：如果set中不存在指定元素，则向set加入
• public boolean remove(Object o) ：如果set中存在指定元素，则从set中删除
• public boolean removeAll(Collection c) ：如果set包含指定集合，则从set中删除指定集合的所有元素
• public boolean containsAll(Collection c) ：如果set包含指定集合的所有元素，返回true。如果指定集合也是一个set，只有是当前set的子集时，方法返回true

实现Set接口的HashSet，依靠HashMap来实现的。 我们应该为要存放到散列表的各个对象定义hashCode()和equals()。

HashSet的equals和HashCode：

前面说过，Set集合是不允许重复元素的，否则将会引发各种奇怪的问题。那么HashSet如何判断元素重复呢？
HashSet需要同时通过equals和HashCode来判断两个元素是否相等，具体规则是，如果两个元素通过equals为true，并且两个元素的hashCode相等，则这两个元素相等（即重复）。
所以如果要重写保存在HashSet中的对象的equals方法，也要重写hashCode方法，重写前后hashCode返回的结果相等（即保证保存在同一个位置）。所有参与计算 hashCode() 返回值的关键属性，都应该用于作为 equals() 比较的标准。
试想如果重写了equals方法但不重写hashCode方法，即相同equals结果的两个对象将会被HashSet当作两个元素保存起来，这与我们设计HashSet的初衷不符（元素不重复）。
另外如果两个元素哈市Code相等但equals结果不为true，HashSet会将这两个元素保存在同一个位置，并将超过一个的元素以链表方式保存，这将影响HashSet的效率。
如果重写了equals方法但没有重写hashCode方法，则HashSet可能无法正常工作，比如下面的例子。

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

public class R {
    private int count;

    public R(int count) {
        this.count = count;
    }

    @Override
    public String toString() {
          return "R{" + "count=" + count + " # hashCode=" + this.hashCode() + '}';
    }

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        R r = (R) o;
        return count == r.count;
    }

//    @Override
//    public int hashCode() {
//        return Objects.hash(count);
//    }

    public static void main(String[] args) {
        Set set = new HashSet();
        set.add(new R(5));
        set.add(new R(-3));
        set.add(new R(9));
        set.add(new R(-2));
        System.out.println(set.contains(new R(-3)));
        System.out.println(set);

    }
}

上面注释了hashCode方法，所以你将会看到下面的结果。

false

[R{count=9 # hashCode=2003749087}, R{count=5 # hashCode=1283928880}, R{count=-3 # hashCode=295530567}, R{count=-2 # hashCode=1324119927}]

取消注释，则结果就正确了

true

[R{count=5 # hashCode=36}, R{count=9 # hashCode=40}, R{count=-3 # hashCode=28}, R{count=-2 # hashCode=29}]

TreeSet类的特征

TreeSet实现了SortedSet接口，顾名思义这是一种排序的Set集合，查看jdk源码发现底层是用TreeMap实现的，本质上是一个红黑树原理。 正因为它是排序了的，所以相对HashSet来说，TreeSet提供了一些额外的按排序位置访问元素的方法，例如first(), last(), lower(), higher(), subSet(), headSet(), tailSet().
TreeSet的排序分两种类型，一种是自然排序，另一种是定制排序。

自然排序（在元素中写排序规则）

TreeSet 会调用compareTo方法比较元素大小，然后按升序排序。所以自然排序中的元素对象，都必须实现了Comparable接口，否则会抛出异常。对于TreeSet判断元素是否重复的标准，也是调用元素从Comparable接口继承而来额compareTo方法，如果返回0则是重复元素（两个元素I相等）。Java的常见类都已经实现了Comparable接口，

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