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

1、Set接口

    1）Set接口概述

        一个不包含重复元素的 collection，无序（存储顺序和取出顺序不一致），唯一。  （List有序，即存储顺序和取出顺序一致，可重复）

    2）Set案例

        存储字符串并遍历

        存储自定义对象并遍历

 

2、HashSet

    1）HashSet类概述

        不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。

    2）HashSet如何保证元素唯一性

        底层数据结构是哈希表(元素是链表的数组)

        哈希表依赖于哈希值存储

        添加功能底层依赖两个方法：

            · int hashCode()

            · boolean equals(Object obj)

例子1：存储字符串

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) {
        //创建集合对象
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        //创建并添加元素
        set.add("hello");
        set.add("java");
        set.add("world");
        set.add("java");
        set.add("android");
        set.add("hello");
        //增强for
        for(String s : set){
            System.out.println(s);
        }
    }
}

输出结果：（不存储重复的）

hello

android

java

world

 

例子2：存储自定义对象

学生类：重写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;
    }
}

测试类：

package setdemos;
import java.util.HashSet;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
/*
 * 需求：存储自定义对象，并保证元素的唯一性
 * 要求：如果两个对象的成员变量值都相同，则为同一个元素。
 *
 * 目前是不符合我的要求的：因为我们知道HashSet底层依赖的是hashCode()和equals()方法。
 * 而这两个方法我们在学生类中没有重写，所以，默认使用的是Object类。
 * 这个时候，他们的哈希值是不会一样的，根本就不会继续判断，执行了添加操作。
 */
public class HashSetDemo02 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        HashSet<Student> hs = new HashSet<Student>();
        // 创建学生对象
        Student s1 = new Student("林青霞", 27);
        Student s2 = new Student("柳岩", 22);
        Student s3 = new Student("王祖贤", 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);
        // 遍历集合
        for (Student s : hs) {
            System.out.println(s.getName() + "---" + s.getAge());
        }
    }
}

输出结果：

王祖贤---30

范冰冰---22

林青霞---27

林青霞---20

柳岩---22

 

     3） HashSet集合的add()方法的源码

     问题：为什么存储字符串的时候，字符串内容相同的只存储了一个呢?

     　　通过查看add方法的源码，我们知道这个方法底层依赖 两个方法：hashCode()和equals()。

     步骤：

  　　首先比较哈希值

  　　如果相同，继续走，比较地址值或者走equals()

  　　如果不同,就直接添加到集合中

     按照方法的步骤来说：

  　　先看hashCode()值是否相同

  　　相同:继续走equals()方法

  　　返回true： 说明元素重复，就不添加

 　　 返回false：说明元素不重复，就添加到集合

 　　 不同：就直接把元素添加到集合

     　　如果类没有重写这两个方法，默认使用的Object()。一般来说不会相同。

     　　而String类重写了hashCode()和equals()方法，所以，它就可以把内容相同的字符串去掉。只留下一个。

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
    
        //看哈希表是否为空，如果空，就开辟空间
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        
        //判断对象是否为null
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        
        int hash = hash(key); //和对象的hashCode()方法相关
        
        //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) {
            //这次的e其实是第一次的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;
                //走这里其实是没有添加元素
            }
        }
        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(); //这里调用的是对象的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存储元素保证唯一性的代码及图解

 

 

  5）Set集合练习：

        HashSet集合存储自定义对象并遍历。如果对象的成员变量值相同即为同一个对象

自定义类Dog类：

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;
    }
}

测试类：

package hashsetdemos;
import java.util.HashSet;
/**
 * Created by gao on 15-12-17.
 */
/*
 * HashSet集合存储自定义对象并遍历。如果对象的成员变量值相同即为同一个对象
 *
 * 注意了：
 *         你使用的是HashSet集合，这个集合的底层是哈希表结构。
 *         而哈希表结构底层依赖:hashCode()和equals()方法。
 *         如果你认为对象的成员变量值相同即为同一个对象的话，你就应该重写这两个方法。
 *         如何重写呢?不同担心，自动生成即可。
 */
public class Exercise01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建集合对象
        HashSet<Dog> hs = new HashSet<Dog>();
        // 创建狗对象
        Dog d1 = new Dog("秦桧", 25, "红色", '男');
        Dog d2 = new Dog("高俅", 22, "黑色", '女');
        Dog d3 = new Dog("秦桧", 25, "红色", '男');
        Dog d4 = new Dog("秦桧", 20, "红色", '女');
        Dog d5 = new Dog("魏忠贤", 28, "白色", '男');
        Dog d6 = new Dog("李莲英", 23, "黄色", '女');
        Dog d7 = new Dog("李莲英", 23, "黄色", '女');
        Dog d8 = new Dog("李莲英", 23, "黄色", '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);
        //遍历
        for (Dog d : hs) {
            System.out.println(d.getName() + "---" + d.getAge() + "---" + d.getColor() + "---" + d.getSex());
        }
    }
}

输出结果：

李莲英---23---黄色---男

魏忠贤---28---白色---男

李莲英---23---黄色---女

秦桧---25---红色---男

秦桧---20---红色---女

高俅---22---黑色---女

 

3、LinkedHashSet类

    具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。此实现与 HashSet 的不同之外在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，即按照将元素插入到 set 中的顺序（插入顺序）进行迭代。注意，插入顺序不 受在 set 中重新插入的 元素的影响。

    LinkedHashSet:底层数据结构由哈希表和链表组成。

    哈希表保证元素的唯一性。

    链表保证元素有素。(存储和取出是一致)

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