分析Java Set集合

发布时间:2021-11-06 10:42:11 作者:iii
来源:亿速云 阅读:104

本篇内容介绍了“分析Java Set集合”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

 01. 摘要

“关于 Set 接口,在实际开发中,其实很少用到,但是如果你出去面试,它可能依然是一个绕不开的话题。

言归正传,废话咱们也不多说了,相信使用过 Set 集合类的朋友都知道,Set集合的特点主要有:元素不重复、存储无序的特点。

啥意思呢?你可以理解为,向一个瓶子里面扔东西,这些东西没有记号是第几个放进去的,但是有一点就是这个瓶子里面不会有重样的东西。

细细思考,你会发现, Set 集合的这些特性正处于 List 集合和 Map 集合之间,为什么这么说呢?之前的集合文章中,咱们了解到,List  集合的特点就是存取有序,本质是一个有序数组,每个元素依次按照顺序存储;Map  集合主要用于存放键值对,虽然底层也是用数组存放,但是元素在数组中的下标是通过哈希算法计算出来的,数组下标无序。

而 Set 集合,在元素存储方面,注重独立无二的特性,如果某个元素在集合中已经存在,不会存储重复的元素,同时,集合存储的是元素,不像 Map  集合那样存储的是键值对。

具体的分析,咱们慢慢道来,打开 Set 集合,主要实现类有 HashSet、LinkedHashSet 、TreeSet 、EnumSet(  RegularEnumSet、JumboEnumSet )等等,总结 Set 接口实现类,图如下:

分析Java Set集合

由图中的继承关系,可以知道,Set 接口主要实现类有 AbstractSet、HashSet、LinkedHashSet 、TreeSet  、EnumSet( RegularEnumSet、JumboEnumSet ),其中 AbstractSet、EnumSet 属于抽象类,EnumSet 是在  jdk1.5 中新增的,不同的是 EnumSet 集合元素必须是枚举类型。

下面咱们来对各个主要实现类进行一一分析!

02. HashSet

HashSet 是一个输入输出无序的集合,底层基于 HashMap 来实现,HashSet 利用 HashMap  中的key元素来存放元素,这一点我们可以从源码上看出来,阅读源码如下:

public class HashSet<E>     extends AbstractSet<E>     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{          // HashMap 变量     private transient HashMap<E,Object> map;          /**HashSet 初始化*/     public HashSet() {         //默认实例化一个 HashMap         map = new HashMap<>();     } }

add方法

打开HashSet的add()方法,源码如下:

public boolean add(E e) {     //向 HashMap 中添加元素     return map.put(e, PRESENT)==null; }

其中变量PRESENT,是一个非空对象,源码部分如下:

private static final Object PRESENT = new Object();

可以分析出,当进行add()的时候,等价于

HashMap map = new HashMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素

在之前的集合文章中,咱们了解到 HashMap 在添加元素的时候  ,通过equals()和hashCode()方法来判断传入的key是否相同,如果相同,那么 HashMap 认为添加的是同一个元素,反之,则不是。

从源码分析上可以看出,HashSet 正是使用了 HashMap 的这一特性,实现存储元素下标无序、元素不会重复的特点。

remove方法

HashSet 的删除方法,同样如此,也是基于 HashMap 的底层实现,源码如下:

public boolean remove(Object o) {     //调用HashMap 的remove方法,移除元素     return map.remove(o)==PRESENT; }

查询方法

HashSet 没有像 List、Map 那样提供 get 方法,而是使用迭代器或者 for 循环来遍历元素,方法如下:

public static void main(String[] args) {     Set<String> hashSet = new HashSet<String>();     System.out.println("HashSet初始容量大小:"+hashSet.size());     hashSet.add("1");     hashSet.add("2");     hashSet.add("3");     hashSet.add("3");     hashSet.add("2");     hashSet.add(null);      //相同元素会自动覆盖     System.out.println("HashSet容量大小:"+hashSet.size());     //迭代器遍历     Iterator<String> iterator = hashSet.iterator();     while (iterator.hasNext()){         String str = iterator.next();         System.out.print(str + ",");     }      System.out.println("\n===========");     //增强for循环     for (String str : hashSet) {         System.out.print(str + ",");     } }

输出结果:

HashSet初始容量大小:0 HashSet容量大小:4 null,1,2,3, =========== null,1,2,3,

需要注意的是,HashSet 允许添加为null的元素。

03. LinkedHashSet

LinkedHashSet 是一个输入输出有序的集合,继承自 HashSet,但是底层基于 LinkedHashMap 来实现。

如果你之前了解过 LinkedHashMap,那么你一定知道,它也继承自 HashMap,唯一有区别的是,LinkedHashMap  底层数据结构基于循环链表实现,并且数组指定了头部和尾部,虽然数组的下标存储无序,但是却可以通过数组的头部和尾部,加上循环链表,依次可以查询到元素存储的过程,从而做到输入输出有序的特点。

如果还不了解 LinkedHashMap 的实现过程,可以参阅集合系列中关于 LinkedHashMap 的实现过程文章。

阅读 LinkedHashSet 的源码,类定义如下:

public class LinkedHashSet<E>     extends HashSet<E>     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {      public LinkedHashSet() {         //调用 HashSet 的方法         super(16, .75f, true);     } }

查询源码,super调用的方法,源码如下:

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {     //初始化一个 LinkedHashMap     map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }

add方法

LinkedHashSet没有重写add方法,而是直接调用HashSet的add()方法,因为map的实现类是LinkedHashMap,所以此处是向LinkedHashMap中添加元素,当进行add()的时候,等价于

HashMap map = new LinkedHashMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素

remove方法

LinkedHashSet也没有重写remove方法,而是直接调用HashSet的删除方法,因为LinkedHashMap没有重写remove方法,所以调用的也是HashMap的remove方法,源码如下:

public boolean remove(Object o) {     //调用HashMap 的remove方法,移除元素     return map.remove(o)==PRESENT; }

查询方法

同样的,LinkedHashSet 没有提供 get 方法,使用迭代器或者 for 循环来遍历元素,方法如下:

public static void main(String[] args) {     Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<String>();     System.out.println("linkedHashSet初始容量大小:"+linkedHashSet.size());     linkedHashSet.add("1");     linkedHashSet.add("2");     linkedHashSet.add("3");     linkedHashSet.add("3");     linkedHashSet.add("2");     linkedHashSet.add(null);     linkedHashSet.add(null);      System.out.println("linkedHashSet容量大小:"+linkedHashSet.size());     //迭代器遍历     Iterator<String> iterator = linkedHashSet.iterator();     while (iterator.hasNext()){         String str = iterator.next();         System.out.print(str + ",");     }      System.out.println("\n===========");     //增强for循环     for (String str : linkedHashSet) {         System.out.print(str + ",");     } }

输出结果:

linkedHashSet初始容量大小:0 linkedHashSet容量大小:4 1,2,3,null, =========== 1,2,3,null,

可见,LinkedHashSet 与 HashSet 相比,LinkedHashSet 输入输出有序。

04. TreeSet

TreeSet 是一个排序的集合,实现了NavigableSet、SortedSet、Set接口,底层基于 TreeMap 来实现。TreeSet 利用  TreeMap 中的key元素来存放元素,这一点我们也可以从源码上看出来,阅读源码,类定义如下:

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {          //TreeSet 使用NavigableMap接口作为变量     private transient NavigableMap<E,Object> m;          /**对象初始化*/     public TreeSet() {         //默认实例化一个 TreeMap 对象         this(new TreeMap<E,Object>());     }          //对象初始化调用的方法     TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {         this.m = m;     } }

new TreeSet<>()对象实例化的时候,表达的意思,可以简化为如下:

NavigableMap<E,Object> m = new TreeMap<E,Object>();

因为TreeMap实现了NavigableMap接口,所以没啥问题。

public class TreeMap<K,V>     extends AbstractMap<K,V>     implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{     ...... }

add方法

打开TreeSet的add()方法,源码如下:

public boolean add(E e) {     //向 TreeMap 中添加元素     return m.put(e, PRESENT)==null; }

其中变量PRESENT,也是是一个非空对象,源码部分如下:

private static final Object PRESENT = new Object();

可以分析出,当进行add()的时候,等价于

TreeMap map = new TreeMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素

TreeMap 类主要功能在于,给添加的集合元素,按照一个的规则进行了排序,默认以自然顺序进行排序,当然也可以自定义排序,比如测试方法如下:

public static void main(String[] args) {     Map initMap = new TreeMap();     initMap.put("4", "d");     initMap.put("3", "c");     initMap.put("1", "a");     initMap.put("2", "b");     //默认自然排序,key为升序     System.out.println("默认 排序结果:" + initMap.toString());     //自定义排序,在TreeMap初始化阶段传入Comparator 内部对象     Map comparatorMap = new TreeMap<String, String>(new Comparator<String>() {         @Override         public int compare(String o1, String o2){             //根据key比较大小,采用倒叙,以大到小排序             return o2.compareTo(o1);         }     });     comparatorMap.put("4", "d");     comparatorMap.put("3", "c");     comparatorMap.put("1", "a");     comparatorMap.put("2", "b");     System.out.println("自定义 排序结果:" + comparatorMap.toString()); }

输出结果:

默认 排序结果:{1=a, 2=b, 3=c, 4=d} 自定义 排序结果:{4=d, 3=c, 2=b, 1=a}

相信使用过TreeMap的朋友,一定知道TreeMap会自动将key按照一定规则进行排序,TreeSet正是使用了TreeMap这种特性,来实现添加的元素集合,在输出的时候,其结果是已经排序好的。

如果您没看过源码TreeMap的实现过程,可以参阅集合系列文章中TreeMap的实现过程介绍,或者阅读 jdk 源码。

remove方法

TreeSet 的删除方法,同样如此,也是基于 TreeMap 的底层实现,源码如下:

public boolean remove(Object o) {         //调用TreeMap 的remove方法,移除元素         return m.remove(o)==PRESENT; }

查询方法

TreeSet 没有重写 get 方法,而是使用迭代器或者 for 循环来遍历元素,方法如下:

public static void main(String[] args) {     Set<String> treeSet = new TreeSet<>();     System.out.println("treeSet初始容量大小:"+treeSet.size());     treeSet.add("1");     treeSet.add("4");     treeSet.add("3");     treeSet.add("8");     treeSet.add("5");      System.out.println("treeSet容量大小:"+treeSet.size());     //迭代器遍历     Iterator<String> iterator = treeSet.iterator();     while (iterator.hasNext()){         String str = iterator.next();         System.out.print(str + ",");     }      System.out.println("\n===========");     //增强for循环     for (String str : treeSet) {         System.out.print(str + ",");     } }

输出结果:

treeSet初始容量大小:0 treeSet容量大小:5 1,3,4,5,8, =========== 1,3,4,5,8,

自定义排序

使用自定义排序,有 2  种方法,第一种在需要添加的元素类,实现Comparable接口,重写compareTo方法来实现对元素进行比较,实现自定义排序。

方法一

/**   * 创建实体类Person实现Comparable接口   */ public class Person implements Comparable<Person>{     private int age;     private String name;     public Person(String name, int age){         this.name = name;         this.age = age;     }     @Override     public int compareTo(Person o){         //重写 compareTo 方法,自定义排序算法         return this.age-o.age;     }     @Override     public String toString(){         return name+":"+age;     } }

创建一个Person实体类,实现Comparable接口,重写compareTo方法,通过变量age实现自定义排序 测试方法如下:

public static void main(String[] args) {     Set<Person> treeSet = new TreeSet<>();     System.out.println("treeSet初始容量大小:"+treeSet.size());     treeSet.add(new Person("李一",18));     treeSet.add(new Person("李二",17));     treeSet.add(new Person("李三",19));     treeSet.add(new Person("李四",21));     treeSet.add(new Person("李五",20));      System.out.println("treeSet容量大小:"+treeSet.size());     System.out.println("按照年龄从小到大,自定义排序结果:");     //迭代器遍历     Iterator<Person> iterator = treeSet.iterator();     while (iterator.hasNext()){         Person person = iterator.next();         System.out.print(person.toString() + ",");     } }

输出结果:

treeSet初始容量大小:0 treeSet容量大小:5 按照年龄从小到大,自定义排序结果: 李二:17,李一:18,李三:19,李五:20,李四:21,

方法二

第二种方法是在TreeSet初始化阶段,Person不用实现Comparable接口,将Comparator接口以内部类的形式作为参数,初始化进去,方法如下:

public static void main(String[] args) {     //自定义排序     Set<Person> treeSet = new TreeSet<>(new Comparator<Person>(){         @Override         public int compare(Person o1, Person o2) {             if(o1 == null || o2 == null){                 //不用比较                 return 0;             }             //从小到大进行排序             return o1.getAge() - o2.getAge();         }     });     System.out.println("treeSet初始容量大小:"+treeSet.size());     treeSet.add(new Person("李一",18));     treeSet.add(new Person("李二",17));     treeSet.add(new Person("李三",19));     treeSet.add(new Person("李四",21));     treeSet.add(new Person("李五",20));      System.out.println("treeSet容量大小:"+treeSet.size());     System.out.println("按照年龄从小到大,自定义排序结果:");     //迭代器遍历     Iterator<Person> iterator = treeSet.iterator();     while (iterator.hasNext()){         Person person = iterator.next();         System.out.print(person.toString() + ",");     } }

输出结果:

treeSet初始容量大小:0 treeSet容量大小:5 按照年龄从小到大,自定义排序结果: 李二:17,李一:18,李三:19,李五:20,李四:21,

需要注意的是,TreeSet不能添加为空的元素,否则会报空指针错误!

05. EnumSet

EnumSet 是一个与枚举类型一起使用的专用 Set 集合,继承自AbstractSet抽象类。与 HashSet、LinkedHashSet  、TreeSet 不同的是,EnumSet 元素必须是Enum的类型,并且所有元素都必须来自同一个枚举类型,EnumSet 定义源码如下:

public abstract class EnumSet<E extends Enum<E>> extends AbstractSet<E>     implements Cloneable, java.io.Serializable {     ...... }

EnumSet是一个虚类,不能直接通过实例化来获取对象,只能通过它提供的静态方法来返回EnumSet实现类的实例。

EnumSet的实现类有两个,分别是RegularEnumSet、JumboEnumSet两个类,两个实现类都继承自EnumSet。

EnumSet会根据枚举类型中元素的个数,来决定是返回哪一个实现类,当  EnumSet元素中的元素个数小于或者等于64,就会返回RegularEnumSet实例;当EnumSet元素个数大于64,就会返回JumboEnumSet实例。

这一点,我们可以从源码中看出,源码如下:

public static <E extends Enum<E>> EnumSet<E> noneOf(Class<E> elementType) {     Enum<?>[] universe = getUniverse(elementType);     if (universe == null)         throw new ClassCastException(elementType + " not an enum");     //当元素个数小于或者等于 64 的时候,返回 RegularEnumSet     if (universe.length <= 64)         return new RegularEnumSet<>(elementType, universe);     else         //大于64,返回 JumboEnumSet         return new JumboEnumSet<>(elementType, universe); }

noneOf是EnumSet中一个静态方法,用于判断是返回哪一个实现类。

我们来看看当元素个数小于等于64的时候,使用RegularEnumSet的类,源码如下:

class RegularEnumSet<E extends Enum<E>> extends EnumSet<E> {      /**元素为long型*/     private long elements = 0L;      /**添加元素*/     public boolean add(E e) {         typeCheck(e);          long oldElements = elements;         //二进制运算,获取元素         elements |= (1L << ((Enum<?>)e).ordinal());         return elements != oldElements;     } }

RegularEnumSet 通过二进制运算得到结果,直接使用long来存放元素。

我们再来看看当元素个数大于64的时候,使用JumboEnumSet的类,源码如下:

class JumboEnumSet<E extends Enum<E>> extends EnumSet<E> {      /**元素为long型*/     private long elements = 0L;      /**添加元素*/     public boolean add(E e) {         typeCheck(e);          int eOrdinal = e.ordinal();         int eWordNum = eOrdinal >>> 6;          long oldElements = elements[eWordNum];         //二进制运算         elements[eWordNum] |= (1L << eOrdinal);         //使用数组来操作元素         boolean result = (elements[eWordNum] != oldElements);         if (result)             size++;         return result;     } }

JumboEnumSet 也是通过二进制运算得到结果,使用long来存放元素,但是它是使用数组来存放元素。

二者相比,RegularEnumSet 效率比 JumboEnumSet 高些,因为操作步骤少,大多数情况下返回的是  RegularEnumSet,只有当枚举元素个数超过 64 的时候,会使用 JumboEnumSet。

添加元素

新建一个EnumEntity的枚举类型,定义2个参数。

public enum EnumEntity {     WOMAN,MAN; }

创建一个空的 EnumSet!

//创建一个 EnumSet,内容为空 EnumSet<EnumEntity> noneSet = EnumSet.noneOf(EnumEntity.class); System.out.println(noneSet);

输出结果:

[]

创建一个 EnumSet,并将枚举类型的元素全部添加进去!

//创建一个 EnumSet,将EnumEntity 元素内容添加到EnumSet中 EnumSet<EnumEntity> allSet = EnumSet.allOf(EnumEntity.class); System.out.println(allSet);

输出结果:

[WOMAN, MAN]

创建一个 EnumSet,添加指定的枚举元素!

//创建一个 EnumSet,添加 WOMAN 到 EnumSet 中 EnumSet<EnumEntity> customSet = EnumSet.of(EnumEntity.WOMAN); System.out.println(customSet);

查询元素

EnumSet与HashSet、LinkedHashSet、TreeSet一样,通过迭代器或者 for 循环来遍历元素,方法如下:

EnumSet<EnumEntity> allSet = EnumSet.allOf(EnumEntity.class); for (EnumEntity enumEntity : allSet) {     System.out.print(enumEntity + ","); }

输出结果:

WOMAN,MAN,

“分析Java Set集合”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

推荐阅读:
  1. Java内功心法,Set集合的详解
  2. 如何在Java中使用Set集合

免责声明:本站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享为主,文章观点不代表本网站立场,如果涉及侵权请联系站长邮箱:is@yisu.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。

set java

上一篇:mysql 8.0忘记root用户密码怎么用

下一篇:MySQL中MHA有什么用

相关阅读

您好,登录后才能下订单哦!

密码登录
登录注册
其他方式登录
点击 登录注册 即表示同意《亿速云用户服务条款》