Java☞Set分析

Set

首先给出Set的定义:

public interface Set<E> extends Collection<E> {}

这里只能得到Set继承了Collection<E>接口,是个集合。但是,在官方文档中我们还能看到这么一句话:

A collection that contains no duplicate elements.  More formally, sets
  contain no pair of elements <code>e1</code> and <code>e2</code> such that
  <code>e1.equals(e2)</code>, and at most one null element.  As implied by
  its name, this interface models the mathematical <i>set</i> abstraction.

翻译一下就是:
首先Set是个不包含重复元素的集合,再正式点说,Set不包含成对的元素,也就是说不会存在e1.equals(e2)这个情况,另外最多有一个null元素。正如它的名字那样,这个接口模拟了数学集抽象。
我觉得吧,简单点说:set集合特点:不重复、最多有一个null值。
其实最重要的要看看Set的实现类,比如HashSet、TreeSet、LinkedHashSet。

一、HashSet

首先给出HashSet的定义:

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{}

由此容易知道,HashSet实现了Set接口,具备Set的一些方法和特性。除此之外,还可以被克隆,可以序列化。
HashSet特点:

  • 集合中元素无序,即插入顺序和遍历顺序可能不一样;
  • 不重复,可插入一个null值,符合Set的特点;
  • 不是线程安全;
  • 底层实现紧跟HashMap,说白了就是HashMap那套存储结构,数组+链表;

HashSet存储对象---注意事项

因为HashSet的一大特点就是不重复,所以在实际工程中考虑用HashSet存储对象的时候一定,一定,一定要记得重写hashCode()和equals()方法
先举个例子:

HashSet<Student> hs = new HashSet<>();
Student s1 = new Student("老王","23");
Student s2 = new Student("老王","23");
hs.add(s1);
hs.add(s2);

按照正常人的思维,请问上面的两个对象s1和s2是不是相同的?
答案是肯定相同呀!
可是,我想说的是,如果我们在工程项目中你用了HashSet想实现内部元素不重复,但是却没有重写hashCode()和equals()方法,那么恭喜你入坑了!!!上面的代码运行无误,并且你会发现hs.size()=2;那么是为什么呢?
因为,hs.add()方法在添加元素的时候,首先判断对象s2的哈希值,这个哈希值对应着这个对象的存储地址,如果s2的哈希值在HashSet集合中之前没有出现过,那么直接插入。很显然,上面的代码s1和s2的哈希值不同,插入成功。
那么我们可能就想了,HashSet存储对象的 时候不能对比引用,要对比对象中属性的值才行,的确,如果我们在用HashSet存储的时候,重写equals方法不就行了嘛,在equals方法内分别对比属性的值,当新插入对象的属性值在集合中已经存在的时候就不插入了。这样的话,貌似也没有hashCode()方法什么事儿呀?的确,如果只重写equals方法,也能保证hashSet中存储的对象是不重复的。但是,但是,但是,我们想呀,如果HashSet中原有100个元素了,当你再新添加一个对象的时候,你有没考虑你要对比属性多少次???这个新添加的对象要依次和集合中原有100个对象依次做属性对比,这100次equals方法执行都是false的时候,才允许插入。那如果是随着HashSet容量的增大呢,简直是恐怖如斯呀。。。
这个时候hashCode方法就站出来了 ,在执行equals方法之前先计算两个对象的哈希值,如果哈希值相同了再去对比各个属性值。那么这个时候我又有疑问了,hashCode值不需要在新添对象的时候与已有对象一一对比吗?查阅源码发现,HashSet的底层实现用的HashMap的算法,在执行添加操作的时候,会把key值哈希,根据这个值去找应该存储的内存地址,因此,在这里新添加的对象对比哈希值时,只需要计算新对象的哈希值,然后这个值对应的地址空间查看是否已有值存在即可。因此,想要使用HashSet存储对象的时候,一定要记得重写hashCode()和equals()方法。

s1.equals(s2) == true,那么他们的hashCode相同吗?

按照Java中规定,其hashCode一定相同。(Java中对equals和hashCode方法的规定就是这样的)
但我们知道,其实如果Java不规定的话,答案是不一定的。首先,如果工程师没有重写equals和hashCode方法的话,两个对象值相同(s1.equals(s2) == true),那么他们的hashCode一定相同;但是,如果工程师只重写了equals方法,没有重写hashCode方法,那么hashCode就不相等了嘛。

两个对象的hashCode相同,这两个对象s1和s2相同吗?

这个很显然,不一定呀。

给出Java对equals和hashCode方法的规定:

1.如果两个对象相同,那么它们的hashCode值一定要相同;
2.如果两个对象的hashCode相同,它们并不一定相同(这里说的对象相同指的是用eqauls方法比较)。 如不按要求去做了,会发现相同的对象可以出现在Set集合中,同时,增加新元素的效率会大大下降。
3.equals()相等的两个对象,hashcode()一定相等;equals()不相等的两个对象,却并不能证明他们的hashcode()不相等。 换句话说,equals()方法不相等的两个对象,hashcode()有可能相等(我的理解是由于哈希码在生成的时候产生冲突造成的)。反过来,hashcode()不等,一定能推出equals()也不等;hashcode()相等,equals()可能相等,也可能不等。

二、TreeSet

首先给出TreeSet的定义:

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{}

由此可知,TreeSet具有一些导航功能,可被克隆,可序列化;继承了AbstractSet,而AbstractSet又实现了Set接口;因此TreeSet具备Set的一些性质。
TreeSet特点:

  • 不重复
  • 非线程安全
  • 有序(这个有序不是说插入顺序和遍历顺序一致,而是说TreeSet底层借用TreeMap的实现,因而也是红黑树的数据结构。可以在构造函数中传入一个比较器,默认是自然排序)

LinkedHashSet

首先给出定义:

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}

由此可知,LinkedHashSet是HashSet的子类,实现了Set接口,可被克隆,可序列化。
LinkedHashSet特点:

  • 不重复
  • 有序,即插入顺序和遍历顺序一致
  • 非线程安全
  • 底层实现借助LinkedHashMap
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