Java 数据类型：集合接口Collection之Set接口HashSet类；LinkedHashSet；TreeSet 类

Collection 之 Set

实现类：

• HashSet
• TreeSet

特点：

• 无序。
• 元素不可重复。

(如果试图添加一个已经有的元素到一个Set集合中，那么会添失败，add()方法返回false，且新元素不会被加入)

HashSet：

HashSet是Set接口的典型实现，大多数我们就是用的这个实现类。HashSet是按照Hash算法来存储集合中的元素，因此它具有非常好的存取和查找性能。

特点：

• 元素的值可以是null。
• HashSet是不同步的，如果有多个线程访问一个HashSet我们必须通过代码来保证同步？

底层架构：

• 底层是HashMap;
• HashSet 就是HashMap键的集合

HashSet<String > hashSet = new HashSet<>();
/*
* HashSet底层是HashMap
*/

//源码HahsSet的构造方法：

public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}

简单使用：

import java.util.Collection;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * @ClassName HashSetExample
 * @projectName: object1
 * @author: Zhangmingda
 * @description： XXX
 * date: 2021/4/9.
 */
public class HashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        Set persons = new HashSet();
        persons.add("张三");
        persons.add("李四");
        persons.add("王五");
        System.out.println(persons);    //[李四, 张三, 王五]
    }
}

hashSet添加元素流程解析：

向HashSet中添加一个元素的时候，HashSet会调用对象的hashCode()方法来获得对应的hashCode,然后根据hashCode来运算这个元素应该存放的位置。

Java会先看算出的hashCode存储位置是否有元素，有元素然后调用元素的equals方法判断元素是否相同。

• hashCode不同，不再调用equals判断元素是否相同。
• hashCode相等，但是equals返回的是false，那么我们会在相同的位置添加两个元素（通过链表的方法存储）。
• hashCode相等，equals返回也为true，不存储。
  
  注意了，一般在开发的时候，为了判断两个元素是否相等，我们需要重写equals和hashCode，并且要保证equals和hashCode的一致性，如果equals返回为true，那么他们的hashCode应该要相等

 

示例代码：

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

/**
 * @ClassName Hash
 * @projectName: object1
 * @author: Zhangmingda
 * @description： XXX
 * date: 2021/4/9.
 */
public class HashSetDecideEqualsExample {
    public  static class User{
        private String name;

        public User(String name) {
            this.name = name;
        }

        @Override
        public boolean equals(Object o) {
            System.out.println("调用equals");
//            if (this == o) return true;
//            if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
//            User user = (User) o;
//            return Objects.equals(name, user.name);
            return true;
        }

        @Override
        public int hashCode() {
            System.out.println("调用hashCode");
            return Objects.hash(name);
//            return 1;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "name='" + name + '\'' +
                    '}';
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Set persons = new HashSet();

        persons.add(new User("张三"));
        persons.add(new User("李四"));
        persons.add(new User("张三"));
        persons.add(new User("王五"));
        System.out.println(persons);
    }
}
/**
 * 输出如下：User张三hashCode相同,然后调用了equals,判断是否相同，仍相同，第二个张三User未添加
 调用hashCode
 调用hashCode
 调用hashCode
 调用equals
 调用hashCode
 [User{name='李四'}, User{name='张三'}, User{name='王五'}]
 */

LinkedHashSet：

特点：有序，按加入顺序

• LinkedHashSet是HashSet的一个子类，LinkedHashSet集合也是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置
• 有序：它使用链表维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入顺序保存的。当遍历LinkedHashSet集合里面的元素时，LinkedHashSet将会按照元素的添加顺序来访问集合里的元素。
• 性能：略低于HashSet的性能，但迭代访问Set里面的元素的时候新能会更好，因为用链表维护了内部的顺序。

import java.util.LinkedHashSet;

public class LinkHashSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet linkedHashSet = new LinkedHashSet();
        linkedHashSet.add("d");
        linkedHashSet.add("a");
        linkedHashSet.add("c");
        linkedHashSet.add(3);
        linkedHashSet.add(2);
        linkedHashSet.add(8);
        System.out.println(linkedHashSet);//[d, a, c, 3, 2, 8]
    }
}

TreeSet 类

TreeSet是SortedSet接口的实现类，添加元素过程中自动排序。正如SortedSet名字所暗示的，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态（利用红黑树数据结构）。

特点：添加元素时自动排序

• 向TreeSet集合中添加元素就是吧元素作为键添加到底层的TreeMap中;
• TreeSet 就是TreeMap键的集合
• SortedSet:接口要求集合中元素必须是可比较的(要求元素的类实现Comparator接口)

与HashSet集合相比，TreeSet还提供了以下几个额外的方法：

• Comparator comparator()：如果TreeSet采用了定制排序，则该方法返回定制排序所使用的Comparator，如果采用TreeSet自然排序，那么返回null。
• Object first()：返回集合中第一个元素
•  Object last()：返回集合中的最后一个元素
• Object lower(Object e)：返回集合中指定位于指定元素之前的元素。
• Object higher(Object e)：返回集合中位于指定元素之后的元素。
• SortedSet subSet(Object fromElement, Object toElement): 返回此Set的子集合，范围从fromElement(包含)到toElement(不包含)。
• SortedSet headSet(Object toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。
• SortedSet tailSet(Object fromElement)：返回此Set的子集，由大于或者等于fromElement的元素组成。

【排序逻辑】

• TreeSet中，判断是否同一个元素，根据Comparator/Comparable的比较结果返回是否为0，如果比较结果为0 认为是相同元素。

• 在使用treeSet时，既可以在构造方法中指定Comparator类的匿名对象，也可以让元素的类实现Comparable接口。对TreeSet来说，他是先选择的Comparator，没有Comparator再选择Comparable。

• 对于程序员来说，实现Comparable接口重写CompareTo方法进行排序，或者做相等判断。一般定义一个比较广泛的比较规则。可以通过在构造方法中指定Comparator定义各种不同的比较规则

自定义添加元素排序逻辑

场景1、在TreeSet构造方法中指定Comparator比较器.-->示例代码设置逆序排序

public class TreeSetTest {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<String>() {
            @Override
            public int compare(String o1, String o2) {
                return o2.compareTo(o1);
            }
        });
        treeSet.add("c");
        treeSet.add("b");
        treeSet.add("d");
        treeSet.add("a");
        System.out.println(treeSet);//[d, c, b, a]
    }
}

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * @ClassName TreeSetSortExample
 * @projectName: object1
 * @author: Zhangmingda
 * @description：
 * date: 2021/4/10.
 */
public class TreeSetSortExample {
    public static class User {
        int age;

        public User(int age) {
            this.age = age;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    '}';
        }

    public static void main(String[] args) {
        //创建TreeSet时自定义排序方法
//        TreeSet<User> users1 = new TreeSet<>(new Comparator<User>() {
//            @Override
//            public int compare(User user, User t1) {
//                return t1.age - user.age; //逆序
//            }
//        });
        TreeSet<User> users1 = new TreeSet<>((User u1,User u2) ->{return u2.age - u1.age;});//逆序
        users1.add(user1);
        users1.add(user);
        users1.add(user2);
        users1.add(user3);
        System.out.println(users1); //[User{age=88}, User{age=7}, User{age=2}, User{age=-8}]
    }
}

场景2、要求自定义元素的类实现Comparator接口

import java.util.TreeSet;

/**
 * @ClassName TreeSetSortExample
 * @projectName: object1
 * @author: Zhangmingda
 * @description： XXX
 * date: 2021/4/10.
 */
public class TreeSetSortExample {
    public static class User implements Comparable {
        int age;

        public User(int age) {
            this.age = age;
        }

        @Override
        public String toString() {
            return "User{" +
                    "age=" + age +
                    '}';
        }

        @Override
        public int compareTo(Object o) {
            User user = (User) o;
            return this.age - user.age;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<User> users = new TreeSet<>();
        User user = new User(2);
        User user1 = new User(7);
        User user2 = new User(88);
        User user3 = new User(-8);
        users.add(user1);
        users.add(user);
        users.add(user2);
        users.add(user3);
        System.out.println(users); //[User{age=-8}, User{age=2}, User{age=7}, User{age=88}]
    }
}

EnumSet：

EnumSet是一个专为枚举类设计的集合类，EnumSet中所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显示或隐式指定。EnumSet不允许插入null元素，如果视图插入null元素，会抛出NullPointerException异常。

EnumSet提供了很多类方法来创建：

• EnumSet allOf(Class elementType): 创建一个包含指定枚举类里所有枚举值的EnumSet集合。
• EnumSet complementOf(EnumSet e): 创建一个其元素类型与指定EnumSet里元素类型相同的EnumSet集合，新EnumSet集合包含原EnumSet集合所不包含的、此类枚举类剩下的枚举值（即新EnumSet集合和原EnumSet集合的集合元素加起来是该枚举类的所有枚举值）。
• EnumSet copyOf(Collection c): 使用一个普通集合来创建EnumSet集合。
• EnumSet copyOf(EnumSet e): 创建一个指定EnumSet具有相同元素类型、相同集合元素的EnumSet集合。
• EnumSet noneOf(Class elementType): 创建一个元素类型为指定枚举类型的空EnumSet。
• EnumSet of(E first,E…rest): 创建一个包含一个或多个枚举值的EnumSet集合，传入的多个枚举值必须属于同一个枚举类。
• EnumSet range(E from,E to): 创建一个包含从from枚举值到to枚举值范围内所有枚举值的EnumSet集合。

import java.util.EnumSet;

public class EnumSetTest {
    private static enum Season {
        SPRINT, SUMMER, FALL, WINTER
    }
    public static void main(String[] args) {
        EnumSet es1 = EnumSet.allOf(Season.class);
        System.out.println(es1);
        EnumSet es2 = EnumSet.noneOf(Season.class);
        System.out.println(es2);
        es2.add(Season.SUMMER);
        es2.add(Season.FALL);
        System.out.println(es2);
    }
}

Set性能分析：

HashSet和TreeSet是Set的两个经典实现。HashSet的性能总是比TreeSet好（特别是最常用的添加，查询元素等操作），因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序。只有当需要一个保持排序的Set时，才能使用TreeSet，否则都应该使用HashSet。

HashSet还有一个子类，LinkedHashSet，对于普通的插入，删除操作，LinkedHashSet比HashSet要慢一点，这是因为我们要维护链表，但是因为有了链表，遍历LinkedHashSet会快一些。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

public class TreeSetTest02 {
public static void main(String[] args) {
//定义一个TreeSet集合存储Person，在TreeSet构造方法中指定Comparator比较器，根据年龄降序排序
TreeSet<Person> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<Person>() {
@Override
public int compare(Person o1, Person o2) {
return o2.getAge() - o1.getAge();
}
});

treeSet.add(new Person("zhangsan",20));
treeSet.add(new Person("lisi",23));
treeSet.add(new Person("wangwu",14));
treeSet.add(new Person("zhaoliu",35));
treeSet.add(new Person("tiaoqi",57));

System.out.println(treeSet.contains(new Person("Shabi",14)));//true
//这里根据Comparator比较器返回 0 即认为是同一个元素

TreeSet<Person> treeSet1 = new TreeSet<>();
//如果没有在构造方法指定Comparator比较器，要求元素的类实现Comparator接口
treeSet1.add(new Person("zhangsan",20));
treeSet1.add(new Person("lisi",23));
treeSet1.add(new Person("wangwu",14));
treeSet1.add(new Person("zhaoliu",35));
treeSet1.add(new Person("tiaoqi",57));
System.out.println(treeSet1.contains(new Person("Shabi",14)));//false
System.out.println(treeSet1);
}
}

//Person类实现Comparable接口，通过Comparable<Person>泛型指定比较元素的数据类型也是Persion
class Person implements Comparable<Person> {

private String name;
private int age;

public Person() {
}

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

@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Person person = (Person) o;
return age == person.age &&
Objects.equals(name, person.name);
}

@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}

@Override
public String toString() {
return "Person{" +
"name='" + name + '\'' +
", 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 int compareTo(Person o) {
if (this.age == o.getAge() && this.name == o.getName()){
return 0;}
else
return this.name.compareTo(o.getName());
//集合中存储多个对象的时候，根据返回值是否是0判断是否是同一个对象
}
}