Set接口-HashSet和LinkedHashSet
1.Set 接口
1.1基本介绍
1)无序(添加和取出的顺序不一致)，没有索引;
2)不允许重复元素,所以最多包含一个null;
3)JDK API中Set接口的实现类有:
1.2Set 接口的常用方法
和 List 接口一样, Set 接口也是 Collection 的子接口，因此，常用方法和Collection 接口一样.
1.3Set 接口的遍历方式
同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口。
1.可以使用迭代器;
2.增强for;
3.不能使用索引的方式来获取.
1.4Set 接口的常用方法举例
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class SetMethod {
public static void main(String[] args) {
//老韩解读
//1. 以Set 接口的实现类 HashSet 来讲解Set 接口的方法
//2. set 接口的实现类的对象(Set接口对象), 不能存放重复的元素, 可以添加一个null
//3. set 接口对象存放数据是无序(即添加的顺序和取出的顺序不一致)
//4. 注意：取出的顺序的顺序虽然不是添加的顺序，但是他的固定.（存放的顺序是随机的，和输出没关系
Set set = new HashSet();
set.add("john");
set.add("lucy");
set.add("john");//重复，后面不会再加入到Set集合
set.add("jack");
set.add("hsp");
set.add("mary");
set.add(null);//
set.add(null);//再次添加null
for(int i = 0; i <10;i ++) {
System.out.println("set=" + set);
}
//遍历
//方式1： 使用迭代器
System.out.println("=====使用迭代器====");
Iterator iterator = set.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
System.out.println("obj=" + obj);
}
set.remove(null);
//方式2: 增强for
System.out.println("=====增强for====");
for (Object o : set) {
System.out.println("o=" + o);
}
//set 接口对象，不能通过索引来获取
}
}
2.Set 接口实现类-HashSet
2.1HashSet 的全面说明
-
HashSet实现了Set接口;
-
HashSet实际上是HashMap，看下源码.(图);
3)可以存放null值，但是只能有一个null;
- HashSet不保证元素是有序的,取决于hash后，再确定索引的结果.(即不保证存放元素的顺序和取出顺序一致);
5)不能有重复元素/对象.在前面Set接口使用已经讲过
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
public class HashSet_ {
public static void main(String[] args) {
//老韩解读
//1. 构造器走的源码
/*
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
2. HashSet 可以存放null ,但是只能有一个null,即元素不能重复
*/
Set hashSet = new HashSet();
hashSet.add(null);
hashSet.add(null);
System.out.println("hashSet=" + hashSet);
}
}
2.2HashSet 案例说明
public class HashSet01 {
public static void main(String[] args) {
HashSet set = new HashSet();
//说明
//1. 在执行add方法后，会返回一个boolean值
//2. 如果添加成功，返回 true, 否则返回false
//3. 可以通过 remove 指定删除哪个对象
System.out.println(set.add("john"));//T
System.out.println(set.add("lucy"));//T
System.out.println(set.add("john"));//F
System.out.println(set.add("jack"));//T
System.out.println(set.add("Rose"));//T
set.remove("john");
System.out.println("set=" + set);//3个，但是顺序不保证是添加的顺序
//
set = new HashSet();
System.out.println("set=" + set);//0个对象
//4 Hashset 不能添加相同的元素/数据?
set.add("lucy");//添加成功
set.add("lucy");//加入不了
set.add(new Dog("tom"));//OK
set.add(new Dog("tom"));//Ok，两个地址不一样的元素（地址不同）
System.out.println("set=" + set);
//在加深一下. 非常经典的面试题.
//看源码，做分析， 先给小伙伴留一个坑，以后讲完源码，你就了然
//去看他的源码，即 add 到底发生了什么?=> 底层机制.
//取决于equals重写的方式，源码中equals()重写的是比较字符串的内容
set.add(new String("hsp"));//ok
set.add(new String("hsp"));//加入不了.
System.out.println("set=" + set);
}
}
class Dog { //定义了Dog类
private String name;
public Dog(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public String toString() {
return "Dog{" +
"name='" + name + '\'' +
'}';
}
}
2.3数组链表模拟
public class HashSetStructure {
public static void main(String[] args) {
//模拟一个HashSet的底层 (HashMap 的底层结构)
//1. 创建一个数组，数组的类型是 Node[]
//2. 有些人，直接把 Node[] 数组称为 表
Node[] table = new Node[16];
//3. 创建结点
Node john = new Node("john", null);
table[2] = john;
Node jack = new Node("jack", null);
john.next = jack;// 将jack 结点挂载到john
Node rose = new Node("Rose", null);
jack.next = rose;// 将rose 结点挂载到jack
Node lucy = new Node("lucy", null);
table[3] = lucy; // 把lucy 放到 table表的索引为3的位置.
System.out.println("table=" + table);
}
}
class Node { //结点, 存储数据, 可以指向下一个结点，从而形成链表
Object item; //存放数据
Node next; // 指向下一个结点
public Node(Object item, Node next) {
this.item = item;
this.next = next;
}
}
2.4HashSet扩容机制
1.HashSet底层是HashMap；
2.添加一个元素时,先得到hash值-会转成->索引值；
3.找到存储数据表table,看这个索引位置是否已经存放的有元素；
4.如果没有，直接加入;
5.如果有,调用equals比较，如果相同，就放弃添加,如果不相同，则添加到最后;
6.在Java8中,如果一条链表的元素个数到达TREEIFY_THRESHOLD(默认是8),并且table的大小>=MIN_ TREEIFY CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树)。
import java.util.HashSet;
public class HashSetSource {
public static void main(String[] args) {
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add("java");//到此位置，第1次add分析完毕.
hashSet.add("php");//到此位置，第2次add分析完毕
hashSet.add("java");
System.out.println("set=" + hashSet);
/*
老韩对HashSet 的源码解读
1. 执行 HashSet()
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
2. 执行 add()
public boolean add(E e) {//e = "java"
return map.put(e, PRESENT)==null;//(static) PRESENT = new Object();
}
3.执行 put() , 该方法会执行 hash(key) 得到key对应的hash值 算法h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
public V put(K key, V value) {//key = "java" value = PRESENT 共享（不变的）
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
4.执行 putVal
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //定义了辅助变量
//table 就是 HashMap 的一个数组，类型是 Node[]
//if 语句表示如果当前table 是null, 或者 大小=0
//就是第一次扩容，到16个空间.
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
//(1)根据key，得到hash 去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置
//并把这个位置的对象，赋给 p
//(2)判断p 是否为null
//(2.1) 如果p 为null, 表示还没有存放元素, 就创建一个Node (key="java",value=PRESENT)
//(2.2) 就放在该位置 tab[i] = newNode(hash, key, value, null)
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
//一个开发技巧提示： 在需要局部变量(辅助变量)时候，再创建
Node<K,V> e; K k; //
//如果当前索引位置对应的链表的第一个元素和准备添加的key的hash值一样
//并且满足 下面两个条件之一:
//(1) 准备加入的key 和 p 指向的Node 结点的 key 是同一个对象
//(2) p 指向的Node 结点的 key 的equals() 和准备加入的key比较后相同
//就不能加入
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
//再判断 p 是不是一颗红黑树,
//如果是一颗红黑树，就调用 putTreeVal , 来进行添加
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {//如果table对应索引位置，已经是一个链表, 就使用for循环比较，有下面几种情况：
//(1) 依次和该链表的每一个元素比较后，都不相同, 则加入到该链表的最后
// 注意在把元素添加到链表后，立即判断 该链表是否已经达到8个结点
// , 就调用 treeifyBin() 对当前这个链表进行树化(转成红黑树)
// 注意，在转成红黑树时，要进行判断, 判断条件
// if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY(64))
// resize();
// 如果上面条件成立，先table扩容.
// 只有上面条件不成立时，才进行转成红黑树
//(2) 依次和该链表的每一个元素比较过程中，如果有相同情况,就直接break
//该循环是死循环
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD(8) - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
//size 就是我们每加入一个结点Node(k,v,h,next), size++
if (++size > threshold)
resize();//扩容
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
*/
}
}
断点调试观察
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
public class HashSetIncrement {
public static void main(String[] args) {
/*
HashSet底层是HashMap, 第一次添加时，table 数组扩容到 16，
临界值(threshold)是 16*加载因子(loadFactor)是0.75 = 12
如果table 数组使用到了临界值 12,就会扩容到 16 * 2 = 32,
新的临界值就是 32*0.75 = 24, 依次类推
*/
HashSet hashSet = new HashSet();
// for(int i = 1; i <= 100; i++) {
// hashSet.add(i);//1,2,3,4,5...100
// }
/*
在Java8中, 如果一条链表的元素个数到达 TREEIFY_THRESHOLD(默认是 8 )，
并且table的大小 >= MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64),就会进行树化(红黑树),
否则仍然采用数组扩容机制
*/
// for(int i = 1; i <= 12; i++) {
// hashSet.add(new A(i));//
// }
/*
当我们向hashset增加一个元素，-> Node -> 加入table , 就算是增加了一个size++
*/
for(int i = 1; i <= 7; i++) {//在table的某一条链表上添加了 7个A对象
hashSet.add(new A(i));//
}
for(int i = 1; i <= 7; i++) {//在table的另外一条链表上添加了 7个B对象
hashSet.add(new B(i));//
}
}
}
class B {
private int n;
public B(int n) {
this.n = n;
}
@Override
public int hashCode() {
return 200;
}
}
class A {
private int n;
public A(int n) {
this.n = n;
}
@Override
public int hashCode() {
return 100;
}
}
2.5HashSet 课堂练习 1
定义一个Employee类，该类包含:private成员属性name.age 要求:
1.创建3个Employee对象放入 HashSet中
2.当name和age的值相同时，认为是相同员工,不能添加到HashSet集合中
package com.yt;
import java.util.HashSet;
import java.util.Objects;
public class HashSetExercise1 {
public static void main(String[] args) {
HashSet hashSet = new HashSet();
hashSet.add(new Employee("milan",18));
hashSet.add(new Employee("smith",28));
hashSet.add(new Employee("milan",18));//没有重写前，都增加成功。重写之后加入失败
//重写前
//System.out.println("hashSet=" + hashSet);//3
//重写后
System.out.println("hashSet=" + hashSet);//2
}
}
class Employee{
private String name;
private int age;
public Employee(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Employee{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
//如果name和age值相同，则返回相同的hash值
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Employee employee = (Employee) o;
return age == employee.age && Objects.equals(name, employee.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, age);
}
}
3.Set 接口实现类-LinkedHashSet
3.1LinkedHashSet 的全面说明
- LinkedHashSet是 HashSet的子类
2)LinkedHashSet底层是一个 LinkedHashMap，底层维护了一个数组+双
向链表
3)LinkedHashSet根据元素的 hashCode值来决定元素的存储位置,同时使
用链表维护元素的次序(图)，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。
- LinkedHashSet 不允许添重复元素
说明：
1)在LinkedHastSet中维护了一个hash表和双向链表( LinkedHashSet有head和tail )
2)每一个节点有before和after属性,这样可以形成双向链表
3)在添加一个元素时，先求hash值,再求索引,确定该元素在table的位置,然后将添加的元素加入到双向链表(如果已经存在，不添加[原则和hashset一样)
tail.next = newElement //示意代码
newElement.pre = tail
tail = newEelment;
4)这样的话，我们遍历LinkedHashSet也能确保插入顺序和遍历顺序一致
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;
public class LinkedHashSetSource {
public static void main(String[] args) {
//分析一下LinkedHashSet的底层机制
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new String("AA"));
set.add(456);
set.add(456);
set.add(new Customer("刘", 1001));
set.add(123);
set.add("HSP");
System.out.println("set=" + set);
//老韩解读
//1. LinkedHashSet 加入顺序和取出元素/数据的顺序一致
//2. LinkedHashSet 底层维护的是一个LinkedHashMap(是HashMap的子类)
//3. LinkedHashSet 底层结构 (数组table+双向链表)
//4. 添加第一次时，直接将 数组table 扩容到 16 ,存放的结点类型是 LinkedHashMap$Entry（不是前面Node类型）
//5. 数组是 HashMap$Node[] 存放的元素/数据是 LinkedHashMap$Entry类型
/*
//继承关系是在内部类完成.
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
*/
}
}
class Customer {
private String name;
private int no;
public Customer(String name, int no) {
this.name = name;
this.no = no;
}
}
3.2LinkedHashSet 课后练习题
Car类(属性:name.price)，如果name和price一样,则认为是相同元素，就不能添加。
package com.yt;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;
public class LinkedHashSetExer {
public static void main(String[] args) {
Set set = new LinkedHashSet();
set.add(new Car("奥拓",1000));
set.add(new Car("奥迪",3000000));
set.add(new Car("法拉第",10000000));
set.add(new Car("奥迪",3000000));
System.out.println("set=" + set);
}
}
class Car{
private String name;
private double price;
public Car(String name, double price) {
this.name = name;
this.price = price;
}
@Override
public String toString() {
return "Car{" +
"name='" + name + '\'' +
", price=" + price +
'}';
}
//重写equals()和hashCode()
//当name 和 price相同时，就返回相同的hashCode值，equals返回true
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
Car car = (Car) o;
return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);
}
@Override
public int hashCode() {
return Objects.hash(name, price);
}
}
