Java API —— Set接口 & HashSet類 & LinkedHashSet類

1、Set接口

    1）Set接口概述

        一個不包含重復元素的 collection，無序（存儲順序和取出順序不一致），唯一。  （List有序，即存儲順序和取出順序一致，可重復）

    2）Set案例

        存儲字符串並遍歷

        存儲自定義對象並遍歷

 

2、HashSet

    1）HashSet類概述

        不保證 set 的迭代順序；特別是它不保證該順序恆久不變。

    2）HashSet如何保證元素唯一性

        底層數據結構是哈希表(元素是鏈表的數組)

        哈希表依賴於哈希值存儲

        添加功能底層依賴兩個方法：

            · int hashCode()

            · boolean equals(Object obj)

例子1：存儲字符串

package setdemos;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
public class HashSetDemo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //創建集合對象
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        //創建並添加元素
        set.add("hello");
        set.add("java");
        set.add("world");
        set.add("java");
        set.add("android");
        set.add("hello");
        //增強for
        for(String s : set){
            System.out.println(s);
        }
    }
}

輸出結果：（不存儲重復的）

hello

android

java

world

 

例子2：存儲自定義對象

學生類：重寫hashCode()方法和equals()方法

package setdemos;
/**
 * @author Administrator
 * 
 */
public class Student {
    private String name;
    private int age;
    public Student() {
        super();
    }
    public Student(String name, int age) {
        super();
        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 instanceof Student)) return false;
        Student student = (Student) o;
        if (age != student.age) return false;
        if (!name.equals(student.name)) return false;
        return true;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }
}

測試類：

package setdemos;
import java.util.HashSet;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
/*
 * 需求：存儲自定義對象，並保證元素的唯一性
 * 要求：如果兩個對象的成員變量值都相同，則為同一個元素。
 *
 * 目前是不符合我的要求的：因為我們知道HashSet底層依賴的是hashCode()和equals()方法。
 * 而這兩個方法我們在學生類中沒有重寫，所以，默認使用的是Object類。
 * 這個時候，他們的哈希值是不會一樣的，根本就不會繼續判斷，執行了添加操作。
 */
public class HashSetDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建集合對象
        HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
        // 創建學生對象
        Student s1 = new Student("林青霞", 27);
        Student s2 = new Student("柳岩", 22);
        Student s3 = new Student("王祖賢", 30);
        Student s4 = new Student("林青霞", 27);
        Student s5 = new Student("林青霞", 20);
        Student s6 = new Student("范冰冰", 22);
        // 添加元素
        hs.add(s1);
        hs.add(s2);
        hs.add(s3);
        hs.add(s4);
        hs.add(s5);
        hs.add(s6);
        // 遍歷集合
        for (Student s : hs) {
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

輸出結果：

王祖賢---30

范冰冰---22

林青霞---27

林青霞---20

柳岩---22

 

     3） HashSet集合的add()方法的源碼

     問題：為什么存儲字符串的時候，字符串內容相同的只存儲了一個呢?

     　　通過查看add方法的源碼，我們知道這個方法底層依賴 兩個方法：hashCode()和equals()。

     步驟：

  　　首先比較哈希值

  　　如果相同，繼續走，比較地址值或者走equals()

  　　如果不同,就直接添加到集合中

     按照方法的步驟來說：

  　　先看hashCode()值是否相同

  　　相同:繼續走equals()方法

  　　返回true： 說明元素重復，就不添加

 　　 返回false：說明元素不重復，就添加到集合

 　　 不同：就直接把元素添加到集合

     　　如果類沒有重寫這兩個方法，默認使用的Object()。一般來說不會相同。

     　　而String類重寫了hashCode()和equals()方法，所以，它就可以把內容相同的字符串去掉。只留下一個。

interface Collection {
    ...
}
interface Set extends Collection {
    ...
}
class HashSet implements Set {
    private static final Object PRESENT = new Object();
    private transient HashMap<E,Object> map;
    
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    
    public boolean add(E e) { //e=hello,world
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
}
class HashMap implements Map {
    public V put(K key, V value) { //key=e=hello,world
    
        //看哈希表是否為空，如果空，就開辟空間
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        
        //判斷對象是否為null
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        
        int hash = hash(key); //和對象的hashCode()方法相關
        
        //在哈希表中查找hash值
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            //這次的e其實是第一次的world
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
                //走這里其實是沒有添加元素
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i); //把元素添加
        return null;
    }
    
    transient int hashSeed = 0;
    
    final int hash(Object k) { //k=key=e=hello,
        int h = hashSeed;
        if (0 != h && k instanceof String) {
            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
        }
        h ^= k.hashCode(); //這里調用的是對象的hashCode()方法
        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }
}
hs.add("hello");
hs.add("world");
hs.add("java");
hs.add("world");

 

     4）HashSet存儲元素保證唯一性的代碼及圖解

 

 

  5）Set集合練習：

        HashSet集合存儲自定義對象並遍歷。如果對象的成員變量值相同即為同一個對象

自定義類Dog類：

package hashsetdemos;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
public class Dog {
    private String name;
    private int age;
    private String color;
    private char sex;
    public Dog() {
    }
    public Dog(String name, int age, String color, char sex) {
        this.name = name;
        this.age = age;
        this.color = color;
        this.sex = sex;
    }
    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;
    }
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public char getSex() {
        return sex;
    }
    public void setSex(char sex) {
        this.sex = sex;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Dog{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", age=" + age +
                ", color='" + color + '\'' +
                ", sex=" + sex +
                '}';
    }
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (!(o instanceof Dog)) return false;
        Dog dog = (Dog) o;
        if (age != dog.age) return false;
        if (sex != dog.sex) return false;
        if (!color.equals(dog.color)) return false;
        if (!name.equals(dog.name)) return false;
        return true;
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        int result = name.hashCode();
        result = 31 * result + age;
        result = 31 * result + color.hashCode();
        result = 31 * result + (int) sex;
        return result;
    }
}

測試類：

package hashsetdemos;
import java.util.HashSet;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
/*
 * HashSet集合存儲自定義對象並遍歷。如果對象的成員變量值相同即為同一個對象
 *
 * 注意了：
 *         你使用的是HashSet集合，這個集合的底層是哈希表結構。
 *         而哈希表結構底層依賴:hashCode()和equals()方法。
 *         如果你認為對象的成員變量值相同即為同一個對象的話，你就應該重寫這兩個方法。
 *         如何重寫呢?不同擔心，自動生成即可。
 */
public class Exercise01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建集合對象
        HashSet<Dog> hs = new HashSet<Dog>();
        // 創建狗對象
        Dog d1 = new Dog("秦檜", 25, "紅色", '男');
        Dog d2 = new Dog("高俅", 22, "黑色", '女');
        Dog d3 = new Dog("秦檜", 25, "紅色", '男');
        Dog d4 = new Dog("秦檜", 20, "紅色", '女');
        Dog d5 = new Dog("魏忠賢", 28, "白色", '男');
        Dog d6 = new Dog("李蓮英", 23, "黃色", '女');
        Dog d7 = new Dog("李蓮英", 23, "黃色", '女');
        Dog d8 = new Dog("李蓮英", 23, "黃色", '男');
        //添加元素
        hs.add(d1);
        hs.add(d2);
        hs.add(d3);
        hs.add(d4);
        hs.add(d5);
        hs.add(d6);
        hs.add(d7);
        hs.add(d8);
        //遍歷
        for (Dog d : hs) {
            System.out.println(d.getName() + "---" + d.getAge() + "---" + d.getColor() + "---" + d.getSex());
        }
    }
}

輸出結果：

李蓮英---23---黃色---男

魏忠賢---28---白色---男

李蓮英---23---黃色---女

秦檜---25---紅色---男

秦檜---20---紅色---女

高俅---22---黑色---女

 

3、LinkedHashSet類

    具有可預知迭代順序的 Set 接口的哈希表和鏈接列表實現。此實現與 HashSet 的不同之外在於，后者維護着一個運行於所有條目的雙重鏈接列表。此鏈接列表定義了迭代順序，即按照將元素插入到 set 中的順序（插入順序）進行迭代。注意，插入順序不 受在 set 中重新插入的 元素的影響。

    LinkedHashSet:底層數據結構由哈希表和鏈表組成。

    哈希表保證元素的唯一性。

    鏈表保證元素有素。(存儲和取出是一致)

package linkedhashset;
import java.util.LinkedHashSet;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建集合對象
        LinkedHashSet<String> hs = new LinkedHashSet<String>();
        
        // 創建並添加元素
        hs.add("hello");
        hs.add("world");
        hs.add("java");
        hs.add("world");
        hs.add("java");
        // 遍歷
        for (String s : hs) {
            System.out.println(s);
        }
    }
}