Java中Set集合的使用和底層原理解析
Set系列集合介紹
Set集合概述
Set系列集合特點:
無序：存取數(shù)據(jù)的順序是不一定的, 當數(shù)據(jù)存入后, 集合的順序就固定下來了
不重復：可以去除重復
無索引：沒有帶索引的方法，所以不能使用普通for循環(huán)遍歷，也不能通過索引來獲取元素。
Set集合實現(xiàn)類特點:
HashSet : 無序、不重復、無索引。
public static void main(String[] args) {
// 無序, 不重復, 無索引
Set<String> sets = new HashSet<>();
sets.add("MySQL");
sets.add("MySQL");
sets.add("JAVA");
sets.add("JAVA");
sets.add("HTML");
sets.add("HTML");
sets.add("Vue");
sets.add("Vue");
System.out.println(sets); // [JAVA, MySQL, Vue, HTML]
}LinkedHashSet：有序、不重復、無索引。
public static void main(String[] args) {
// 有序、不重復、無索引
Set<String> sets = new LinkedHashSet<>();
sets.add("MySQL");
sets.add("MySQL");
sets.add("JAVA");
sets.add("JAVA");
sets.add("HTML");
sets.add("HTML");
sets.add("Vue");
sets.add("Vue");
System.out.println(sets); // [MySQL, JAVA, HTML, Vue]
}TreeSet：排序: 默認升序、不重復、無索引。
public static void main(String[] args) {
// 排序、不重復、無索引
Set<Integer> sets = new TreeSet<>();
sets.add(10);
sets.add(10);
sets.add(20);
sets.add(20);
sets.add(30);
sets.add(30);
sets.add(40);
sets.add(40);
sets.add(50);
sets.add(50);
System.out.println(sets); // [10, 20, 30, 40, 50]
}Set集合的功能上基本上與Collection的API一致, Set集合沒有擴展額外的API。
HashSet無序原理
HashSet集合底層采取哈希表存儲的數(shù)據(jù)。
哈希表是一種對于增刪改查數(shù)據(jù)性能都較好的結構。
哈希表的組成:
JDK8之前的，底層使用
數(shù)組+鏈表組成JDK8開始后，底層采用
數(shù)組+鏈表+紅黑樹組成。哈希表是一種對于增刪改查數(shù)據(jù)性能都較好的結構。
在了解哈希表之前需要先理解哈希值的概念
哈希值:
是JDK根據(jù)對象的地址，按照某種規(guī)則算出來的int類型的數(shù)值。
獲取哈希值: 通過Object類的API:
public int hashCode()：返回對象的哈希值
對象的哈希值特點:
同一個對象多次調(diào)用hashCode()方法返回的哈希值是相同的
public static void main(String[] args) {
String address = "成都市";
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
}默認情況下，不同對象的哈希值是不同的。
public static void main(String[] args) {
String address = "成都市";
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
System.out.println(address.hashCode()); // 25299637
String address2 = "重慶市";
System.out.println(address2.hashCode()); // 36643529
}JDK8之前的版本HashSet原理解析：數(shù)組 + 鏈表 +（結合哈希算法）, 詳細流程如下:
底層會默認創(chuàng)建一個默認長度16的數(shù)組，數(shù)組名table
根據(jù)元素的哈希值跟數(shù)組的長度求余計算出應存入的位置（哈希算法）
例如數(shù)組長度是16, 哈希值與16取余, 得出的結果一定是0到15之間的數(shù)字
判斷當前位置是否為null，如果是null直接存入如果位置不為null，表示有元素，則調(diào)用equals方法比較如果一樣，則不存，如果不一樣，則存入數(shù)組
在JDK 7中, 新元素占老元素位置，并且新元素會指向老元素
在JDK 8中, 新元素掛在老元素下面
JDK8之后的版本HashSet原理解析:
底層結構：哈希表（數(shù)組、鏈表、紅黑樹的結合體）
當掛在元素下面的數(shù)據(jù)過多時，查詢性能降低，從JDK8開始后，當鏈表長度超過8的時候，自動轉換為紅黑樹。
JDK8開始后，哈希表對于紅黑樹的引入進一步提高了操作數(shù)據(jù)的性能。
Set集合對象去重
HashSet去重注意點:
Set集合在比較兩個對象時, 默認比較的是兩個對象的地址是否一致, 若地址不同則認為是兩個不同的對象;
而如果希望Set集合認為2個內(nèi)容一樣的對象是重復的，則需要自己重寫對象的hashCode()和equals()方法
我們來看下面這樣一個案例:
需求: 創(chuàng)建一個存儲學生對象的集合，存儲多個學生對象，使用程序實現(xiàn)在控制臺遍歷該集合，要求：學生對象的成員變量值相同，我們就認為是同一個對象
分析:
定義學生類，創(chuàng)建Set集合對象, 創(chuàng)建學生對象
把學生添加到集合
在學生類中重寫兩個方法，hashCode()和equals()，自動生成即可
步驟一: 定義學生類
public class Student {
private String name;
private int age;
private int id;
// 構造器
public Student() {};
public Student(String name, int age, int id) {
this.name = name;
this.age = age;
this.id = id;
}
// getter和setter方法
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;
}
public int getId() {
return id;
}
public void setId(int id) {
this.id = id;
}
// 重寫toString方法
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
", id=" + id +
'}';
}
}
步驟二: 創(chuàng)建學生對象和HashSet集合, 并將學生對象存入HashSet集合中, 如下代碼:
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建集合存儲學生對象
Set<Student> students = new HashSet<>();
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu3 = new Student("小王", 20, 102);
// 將學生對象添加到集合中
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
// 打印結果如下:
// [Student{name='小明', age=18, id=101},
// Student{name='小明', age=18, id=101},
// Student{name='小王', age=20, id=102}]
}
}步驟三: 我們發(fā)現(xiàn)步驟二代碼中, stu1和stu2對象的內(nèi)容完全一樣, 但是由于對象的地址不一樣, 會被當成兩個不同的對象存入到集合中; 因此我們需要在學生類中重寫兩個方法，hashCode()和equals()，自動生成即可
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Student student = (Student) o;
return age == student.age && id == student.id && Objects.equals(name, student.name);
}
@Override
public int hashCode() {
// 該方法傳入的參數(shù)相同, 就會返回相同的哈希值
return Objects.hash(name, age, id);
}步驟四: 此時再將stu1和stu2對象存入集合, 由于內(nèi)容一樣就會被去掉重復的
public class Test {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建集合存儲學生對象
Set<Student> students = new HashSet<>();
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu3 = new Student("小王", 20, 102);
// 將學生對象添加到集合中
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
// [Student{name='小王', age=20, id=102}, Student{name='小明', age=18, id=101}]
}
}LinkedHashSet
LinkedHashSet集合概述和特點:
有序、不重復、無索引。
這里的有序指的是保證存儲和取出的元素順序一致
原理：
底層數(shù)據(jù)結構是依然哈希表，只是每個元素又額外的多了一個雙鏈表的機制記錄存儲的順序。
TreeSet排序規(guī)則
TreeSet集合特點:
不重復、無索引、可排序
可排序：按照元素的大小默認升序（有小到大）排序。
TreeSet集合底層是基于紅黑樹的數(shù)據(jù)結構實現(xiàn)排序的，增刪改查性能都較好。
注意：TreeSet集合是一定要排序的，可以將元素按照指定的規(guī)則進行排序。
TreeSet默認排序規(guī)則:
對于數(shù)值類型：Integer , Double，官方默認按照大小進行升序排序。
public static void main(String[] args) {
Set<Integer> sets1 = new TreeSet<>();
sets1.add(50);
sets1.add(10);
sets1.add(30);
sets1.add(20);
System.out.println(sets1); // [10, 20, 30, 50]
Set<Double> sets2 = new TreeSet<>();
sets2.add(10.11);
sets2.add(20.22);
sets2.add(43.22);
sets2.add(8.22);
System.out.println(sets2); // [8.22, 10.11, 20.22, 43.22]
}對于字符串類型：默認按照首字符的編號升序排序。
public static void main(String[] args) {
Set<String> sets = new TreeSet<>();
sets.add("bbb");
sets.add("eee");
sets.add("aaa");
sets.add("ccc");
System.out.println(sets); // [aaa, bbb, ccc, eee]
}對于自定義類型如Student對象，TreeSet無法直接排序, 需要制定排序規(guī)則; 例如下面代碼中向集合中添加學生類, TreeSet是無法進行排序的, 會崩潰報錯。
// 錯誤演示
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小趙", 18, 102);
Student stu3 = new Student("小王", 18, 103);
// 創(chuàng)建集合
Set<Student> students = new TreeSet<>();
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
}自定義排序規(guī)則: TreeSet集合存儲對象的的時候有2種方式可以設計自定義比較規(guī)則
方式一: 讓自定義的類（如學生類）實現(xiàn)Comparable接口, 并重寫compareTo方法來定制比較規(guī)則。
// 實現(xiàn)Comparable接口
public class Student implements Comparable<Student> {
// 其他代碼...
// 重寫compareTo方法
@Override
public int compareTo(Student o) {
// 例如按照id進行排序
return this.id - o.id;
}
}public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小趙", 18, 102);
Student stu3 = new Student("小王", 18, 103);
// 創(chuàng)建集合
Set<Student> students = new TreeSet<>();
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
// 打印結果: 按照id升序
// [Student{name='小明', age=18, id=101},
// Student{name='小趙', age=18, id=102},
// Student{name='小王', age=18, id=103}]
}方式二: TreeSet集合有參數(shù)構造器自帶比較器對象，來進行定制比較規(guī)則, 并且該方法如果和方式一同時出現(xiàn), 會優(yōu)先使用此方法的比較規(guī)則。
public class SetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小趙", 18, 102);
Student stu3 = new Student("小王", 18, 103);
// 創(chuàng)建集合
// 方式二: 使用構造器自帶的比較器對象
Set<Student> students = new TreeSet<>(new Comparator<Student>() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o2.getId() - o1.getId();
}
});
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
// 打印結果: 按照id降序
// [Student{name='小王', age=18, id=103},
// Student{name='小趙', age=18, id=102},
// Student{name='小明', age=18, id=101}]
}
}并且可以使用Lambda表達式簡化代碼
public class SetDemo {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建學生對象
Student stu1 = new Student("小明", 18, 101);
Student stu2 = new Student("小趙", 18, 102);
Student stu3 = new Student("小王", 18, 103);
// 創(chuàng)建集合
// 方式二: 使用構造器自帶的比較器對象
Set<Student> students = new TreeSet<>((Student o1, Student o2) -> o2.getId() - o1.getId());
students.add(stu1);
students.add(stu2);
students.add(stu3);
System.out.println(students);
// 打印結果: 按照id降序
// [Student{name='小王', age=18, id=103},
// Student{name='小趙', age=18, id=102},
// Student{name='小明', age=18, id=101}]
}
}到此這篇關于Java中Set集合的使用和底層原理的文章就介紹到這了,更多相關Java中Set集合的使用內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持腳本之家！
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