Java集合框架總結（2）——Set接口的使用

1、Set接口的使用

    Set集合里多個對象之間沒有明顯的順序。具體詳細方法請參考API文檔（可見身邊隨時帶上API文檔有多重要），基本與Collection方法相同。只是行為不同（Set不允許包含重復元素）。

      Set集合不允許重復元素，是因為Set判斷兩個對象相同不是使用==運算符，而是根據equals方法。即兩個對象用equals方法比較返回true，Set就不能接受兩個對象。

public class TestSet
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		Set<String> books = new HashSet<String>();
		
		//添加一個字符串對象
		books.add(new String("Struts2權威指南"));
		
		//再次添加一個字符串對象，
		//因為兩個字符串對象通過equals方法比較相等，所以添加失敗，返回false
		boolean result = books.add(new String("Struts2權威指南"));
		
		System.out.println(result);
		
		//下面輸出看到集合只有一個元素
		System.out.println(books);	
	}
}

 

      程序運行結果：

false
[Struts2權威指南]

 

 

        說明：程序中，book集合兩次添加的字符串對象明顯不是一個對象（程序通過new關鍵字來創建字符串對象），當使用==運算符判斷返回false，使用equals方法比較返回true，所以不能添加到Set集合中，最后只能輸出一個元素。

        Set接口中的知識，同時也適用於HashSet、TreeSet和EnumSet三個實現類。

 

 

 

2、HashSet類

          HashSet按Hash算法來存儲集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

          HashSet的特點：

（1）HashSet不是同步的，多個線程訪問是需要通過代碼保證同步 

（2）集合元素值可以使null。

       HashSet集合判斷兩個元素相等的標准是兩個對象通過equals方法比較相等，並且兩個對象的hashCode（）方法返回值也相等。

 

//類A的equals方法總是返回true,但沒有重寫其hashCode()方法
class A
{
    public boolean equals(Object obj)
    {
        return true;
    }
}
//類B的hashCode()方法總是返回1,但沒有重寫其equals()方法
class B
{
    public int hashCode()
    {
        return 1;
    }
}
//類C的hashCode()方法總是返回2,並重寫其equals()方法
class C
{
    public int hashCode()
    {
        return 2;
    }
    public boolean equals(Object obj)
    {
        return true;
    }
}
public class TestHashSet
{
    public static void main(String[] args) 
    {
        HashSet<Object> books = new HashSet<Object>();
        //分別向books集合中添加2個A對象，2個B對象，2個C對象
        books.add(new A());
        books.add(new A());
        books.add(new B());
        books.add(new B());
        books.add(new C());
        books.add(new C());
        System.out.println(books);
    }
}

 

程序運行結果：

[B@1, B@1 , C@2 , A@b5dac4 , A@9945ce]

           

說明：

（1）Object類提供的toString方法總是返回該對象實現類的類名+@+hashCode(16進制數）值，所以可以看到上面程序輸出的結果。可以通過重寫toString方法來輸出自己希望的形式。

（2）即使2個A對象通過equals比較返回true，但HashSet依然把它們當成2個對象；即使2個B對象的hashCode（）返回相同值，但HashSet依然把它們當成2個對象。即如果把一個對象放入HashSet中時，如果重寫該對象equals（）方法，也應該重寫其hashCode（）方法。其規則是：如果2個對象通過equals方法比較返回true時，這兩個對象的hashCode也應該相同。

hash算法的功能：

它能保證通過一個對象快速查找到另一個對象。hash算法的價值在於速度，它可以保證查詢得到快速執行。

當需要查詢集合中某個元素時，hash算法可以直接根據該元素的值得到該元素保存位置，從而可以讓程序快速找到該元素。

當從HashSet中訪問元素時，HashSet先計算該元素的hashCode值（也就是調用該對象的hashCode（））方法的返回值），然后直接到該hashCode對應的位置去取出該元素。

即也是快速的原因。HashSet中每個能存儲元素的“曹位（slot）”通常稱為“桶（bucket）”，如果多個元素的hashCode相同，但它們通過equals（）方法比較返回false，就需要一個“桶”里放多個元素，從而導致性能下降。

繼續深入研究HashSet：

          當向HashSet中添加一個可變對象后，並且后面程序修改了該可變對象的屬性，可能導致它與集合中其他元素相同，這就可能導致HashSet中包含兩個相同的對象。

看下面程序：

class R
{
	int count;
	public R(int count)
	{
		this.count = count;
	}
	public String toString()
	{
		return "R(count屬性:" + count + ")";
	}
	public boolean equals(Object obj)
	{
		if (obj instanceof R)
		{
			R r = (R)obj;
			if (r.count == this.count)
			{
				return true;
			}
		}
		return false;
	}
	public int hashCode()
	{
		return this.count;
	}
}
public class TestHashSet2
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		HashSet<R> hs = new HashSet<R>();
		hs.add(new R(5));
		hs.add(new R(-3));
		hs.add(new R(9));
		hs.add(new R(-2));
		//打印HashSet集合，集合元素是有序排列的
		System.out.println(hs);
		//取出第一個元素
		Iterator<R> it = hs.iterator();
		R first = (R)it.next();     //first指向集合的第一個元素
		//為第一個元素的count屬性賦值
		first.count = -3;           //first指向的元素值發生改變，地址並沒有改變，大家可以試着用Java內存分配機制（棧和堆)思考下。
		//再次輸出count將看到HashSet里的元素處於無序狀態
		System.out.println(hs);
		hs.remove(new R(-3));
		System.out.println(hs);
		//輸出false
		System.out.println("hs是否包含count為-3的R對象？" + hs.contains(new R(-3)));
		//輸出false
		System.out.println("hs是否包含count為5的R對象？" + hs.contains(new R(5)));

	}
}

 

程序運行結果：

[R(count屬性:5), R(count屬性:9), R(count屬性:-3), R(count屬性:-2)]
[R(count屬性:-3), R(count屬性:9), R(count屬性:-3), R(count屬性:-2)]
[R(count屬性:-3), R(count屬性:9), R(count屬性:-2)]
hs是否包含count為-3的R對象？false
hs是否包含count為5的R對象？false

 

       說明：程序重寫了R類的equals（）和hashCode（）方法，這兩個方法都是根據R對象的count屬性來判斷。從運行結果可以看出，HashSet集合中有完全相同元素，這表明兩個元素已經重復，但因為HashSet在添加它們時已經把它們添加到了不同地方，所以HashSet完全可以容納兩個相同元素。至於第一個count為-3的R對象，它保存在count為5的R對象對應的位置（地址）。當向HashSet中添加可變對象時，必須十分小心。如果修改HashSet集合中的對象，有可能導致該對象與集合中其他對象相等，從而導致HashSet無法准確訪問該對象。

 

       HashSet還有一個子類LinkedHashSet，LinkedHashSet集合也根據元素hashCode值來決定元素存儲位置，但它同時使用鏈表維護元素的次序，即當遍歷LinkedHashSet集合元素時，HashSet將會按元素的添加順序來訪問集合里的元素。

 

3、TreeSet類

       TreeSet是SortedSet接口的唯一實現，TreeSet可以確保集合元素處於排序狀態（元素是有序的）。

       TreeSet提供的幾個額外方法：

Comparator comparator()： 返回當前Set使用的Comparator，或者返回null，表示以自然方式排序。

Object first()：返回集合中的第一個元素。

Object last()：返回集合中的最后一個元素。

Objiect lower(Object e)：返回集合中位於指定元素之前的元素（即小於指定元素的最大元素，參考元素可以不是TreeSet的元素）。

Object higher(Object e)：返回集合中位於指定元素之后的元素（即大於指定元素的最小元素，參考元素可以不需要TreeSet的元素）。

SortedSet subSet(fromElement， toElement)：返回此Set的子集，范圍從fromElement(包含大於等於）到toElement(不包含小於）。

SortedSet headSet(toElement)：返回此Set的子集，由小於toElement的元素組成。

SortedSet tailSet(fromElement)：返回此Set的子集，由大於或等於fromElement的元素組成。

 

public class TestTreeSetCommon
{
	public static void main(String[] args) 
	{
		TreeSet<Integer> nums = new TreeSet<Integer>();
		//向TreeSet中添加四個Integer對象
		nums.add(5);
		nums.add(2);
		nums.add(10);
		nums.add(-9);
		//輸出集合元素，看到集合元素已經處於排序狀態
		System.out.println(nums);
		//輸出集合里的第一個元素
		System.out.println(nums.first());
		//輸出集合里的最后一個元素
		System.out.println(nums.last());
		//返回小於4的子集，不包含4
		System.out.println(nums.headSet(4));
		//返回大於5的子集，如果Set中包含5，子集中還包含5
		System.out.println(nums.tailSet(5));
		//返回大於等於-3，小於4的子集。
		System.out.println(nums.subSet(-3 , 4));
	}
}

程序運行結果：

[-9, 2, 5, 10]
-9
10
[-9, 2]
[5, 10]
[2]

說明：由運行結果可以看出，TreeSet並不是根據元素的插入順序進行排序，而是根據元素實際值來進行排序。TreeSet采用紅黑樹的數據結構對元素進行排序，具體排序內容會在后續文章中說明。

文章中代碼和部分內容來源於《瘋狂Java講義》，如需轉載，請注明出處。謝謝。