Java数据结构系列（1）——Set接口

1、Set接口介绍　　

　　java.util.Set 接口和java.util.List 接口一样，同样继承自Collection 接口，它与Collection 接口中的方法基本一致，并没有对Collection 接口进行功能上的扩充，只是比Collection 接口更加严格了。与List 接口不同的是， Set 接口会以某种规则保证存入的元素不出现重复。

　　Set 集合有多个子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet 、java.util.LinkedHashSet 这两个集合。

2、HashSet集合介绍

　　java.util.HashSet 是Set 接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet 底层的实现其实是一个java.util.HashMap 支持。

　　HashSet 是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于： hashCode 与equals 方法。

我们先来使用一下Set集合存储，看下现象，再进行原理的讲解:

public class DemoHashSetString {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<String> set=new HashSet<>();

        String s1=new String("abc");
        String s2=new String("abc");
        set.add(s1);
        set.add(s2);
        set.add("重地");
        set.add("通话");
        set.add("abc");
        System.out.println(set);
    }
}

/*
输出：[重地, 通话, abc]
*/

2.1、HashSet集合存储数据的结构（哈希表）　　

　　什么是哈希表呢？　　

　　在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。

　　简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。

　　看到这张图就有人要问了，这个是怎么存储的呢？
　　为了方便大家的理解我们结合一个存储流程图来说明一下：

我们以上面的例子为例讲解一下

　　总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。

 2.2、HashSet存储自定义类型元素

　　给HashSet中存放自定义类型元素时，需要重写对象中的hashCode和equals方法，建立自己的比较方式，才能保证HashSet集合中的对象唯一。

创建自定义Student类

import java.util.Objects;

public class Student {
    private String name;
    private int age;

    public Student() {
    }

    public Student(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.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 boolean equals(Object o){
        if(this==o){
            return true;
        }
        if(o==null&&getClass()==this.getClass()){
            return true;
        }
        Student student=(Student) o;
        return Objects.equals(name,student.name) &&age==student.age;
    }

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

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

创建一个实例

import java.util.HashSet;

public class HashSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Student> hashSet=new HashSet<>();

        Student s1=new Student("张三",43);
        hashSet.add(s1);
        hashSet.add(new Student("李四",45));
        hashSet.add(new Student("张三",43));
        hashSet.add(new Student("王国武",25));

        for (Student student : hashSet) {
            System.out.println(student);

        }
    }
}

/*
输出：
Student{name='张三', age=43}
Student{name='李四', age=45}
Student{name='王国武', age=25}
*/

3、LinkedHashSet集合

　　我们知道HashSet保证元素唯一，可是元素存放进去是没有顺序的，那么我们要保证有序，怎么办呢？
　　在HashSet下面有一个子类java.util.LinkedHashSet ，它是链表和哈希表组合的一个数据存储结构。
演示代码如下:

import java.util.LinkedList;

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> linkedList=new LinkedList<>();

        linkedList.add("bbb");
        linkedList.add("aaa");
        linkedList.add("ccc");

        for (String s : linkedList) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}
/*
输出：
bbb
aaa
ccc
*/

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