【Java Set】1.Set集合的详解

缺乏、安全感 2022-05-17 11:20 182阅读 0赞

一、Set

Set注重独一无二的性质，该体系集合可以知道某物是否已经存在于集合中，不会存储重复的元素，用于存储无序（存入和取出的顺序不一定相同）元素，值不能重复

对象的相等性：  
引用到堆上同一个对象的两个引用是相等的。如果对两个引用调用hashcode方法，会得到相同的结果，如果对象所属的类没有覆盖object的hashcode方法的话，hashcode会返回每个对象特有的序号（java是依据对象的内存地址计算出的此序号），所以两个不同的对象的hashcode值是不可能相等的。

如果想要让两个不同的Person对象视为相等的，就必须覆盖Object继承下来的hashcode方法和equals方法，因为Object hashcode返回的是该对象的内存地址，所以必须重写hashcode方法，才能保证两个不同的对象具有相同的hashcode，同时也需要两个不同对象比较equals方法返回true。

该集合中没有特有的方法，直接继承自Collection:

/**
     * Collection
     *      \--List
     *          有序（存储顺序和取出顺序一致），可重复
     *      \--Set
     *          无序（存储顺序和取出顺序不一致），唯一
     * HashSet:它不保证set的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变
     * 注意：虽然set集合的元素无序，但是，作为集合来说，它肯定有它自己的存储顺序，
     * 而你的顺序恰巧和它的存储顺序一致，这代表不了有序，你可以多存储一些数据就能看到效果
     **/

案例：set集合添加元素并使用增强for循环遍历

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("world");
            set.add("java");
            set.add("java");
            set.add("apple");
            //增强for循环 [world,java,hello,apple]
            for (String s:set){
                System.out.println(s);
            }
        }

二、HashSet

HashSet是一个没有重复元素的集合，它其实是由HashMap实现的，HashMap保存的是建值对，然而我们只能向HashSet中添加Key，原因在于HashSet的Value其实都是同一个对象，这是HashSet添加元素的方法，可以看到辅助实现HashSet的map中的value其实都是Object类的同一个对象。

案例：HashSet存储字符串并遍历

public static void main(String[] args) {
            //创建集合对象
            HashSet<String> hashSet=new HashSet<String>();
            //创建并添加元素
            hashSet.add("hello");
            hashSet.add("world");
            hashSet.add("java");
            hashSet.add("java");
            //遍历集合 [java,hello,world]
            for(String s:hashSet){
                System.out.println(s);
            }
        }

结果输出的是：java，hello，world，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？思考一下，为什么第二个java没有存进去呢，我们来分析一下add()的源码，了解一下底层是怎么工作的，首先把他们的继承关系理出来，会有一个类HashSet实现Set接口，还会有一个Collection的接口，如下代码：

interface Collection{
        ...
    }
    
    interface Set extends Collection{
        ...
    }
    
    class HashSet implements Set{
    
    }

紧接着点进去看add()方法的源码，它返回的是map.put(e, PRESENT)==null，传递一个e，传递一个PRESENT变量，PRESENT是一个静态的常量，对我们看代码来说意义不大，我们只需要关注e的值就行，HashSet在它的无参构造里面有一个HashMap，创建了一个HashMap对象，到这里我们就可以知道HashSet的底层其实是HashMap，紧接着我们就继续找HashMap里面的put方法，看它的源码：

class HashSet implements Set{
            private static final Object PRESENT = new Object();
            private transient HashMap<E,Object> map;
            public HashSet() {
                    map = new HashMap<>();
                }
    
            public V put(K key, V value) {
                return putVal(hash(key), key, value, false, true);
            }
    
            final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                           boolean evict) {
                Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
                if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                    n = (tab = resize()).length;
                if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
                    tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
                else {
                    Node<K,V> e; K k;
                    if (p.hash == hash &&
                        ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        e = p;
                    else if (p instanceof TreeNode)
                        e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
                    else {
                        for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                            if ((e = p.next) == null) {
                                p.next = newNode(hash, key, value, null);
                                if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 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;
                if (++size > threshold)
                    resize();
                afterNodeInsertion(evict);
                return null;
            }
            public boolean add(E e) {
                return map.put(e, PRESENT)==null;
            }
    }

HashSet：哈希表里面存放的是哈希值，HashSet存储元素的顺序并不是按照存入时的顺序（和List显然不同） 是按照哈希值来存的所以取数据也是按照哈希值取得。HashSet不存入重复元素的规则.使用hashcode和equals，由于Set集合是不能存入重复元素的集合。那么HashSet也是具备这一特性的。HashSet如何检查重复？HashSet会通过元素的hashcode（）和equals（）方法进行判断元素师否重复，当你试图把对象加入HashSet时，HashSet会使用对象的hashCode（）方法来判断对象加入的位置。同时也会与其他已经加入的对象的hashCode进行比较，如果没有相等的hashCode，HashSet就会假设对象没有重复出现，简单一句话，如果对象的hashCode值是不同的，那么HashSet会认为对象是不可能相等的，因此我们自定义类的时候需要重写hashCode，来确保对象具有相同的hashCode值。

如果元素(对象)的hashCode值相同,是不是就无法存入HashSet中了? 当然不是,会继续使用equals 进行比较.如果 equals为true 那么HashSet认为新加入的对象重复了,所以加入失败。如果equals 为false那么HashSet 认为新加入的对象没有重复.新元素可以存入。

三、总结

元素的哈希值是通过元素的hashcode（）方法来获取的, HashSet首先判断两个元素的哈希值，如果哈希值一样，接着会比较equals方法 如果 equlas结果为true ，HashSet就视为同一个元素。如果equals 为false就不是同一个元素。

哈希值相同equals为false的元素是怎么存储呢,就是在同样的哈希值下顺延（可以认为哈希值相同的元素放在一个哈希桶中）。也就是哈希一样的存一列。

HashTable

![70][]

图1：hashCode值不相同的情况

图2：hashCode值相同，但equals不相同的情况。

HashSet：通过hashCode值来确定元素在内存中的位置。一个hashCode位置上可以存放多个元素。

当hashcode() 值相同equals() 返回为true 时,hashset 集合认为这两个元素是相同的元素.只存储一个（重复元素无法放入）。调用原理:先判断hashcode 方法的值,如果相同才会去判断equals 如果不相同,是不会调用equals方法的。

四、HashSet到底是如何判断两个元素重复

通过hashCode方法和equals方法来保证元素的唯一性，add()返回的是boolean类型，判断两个元素是否相同，先要判断元素的hashCode值是否一致，只有在该值一致的情况下，才会判断equals方法，如果存储在HashSet中的两个对象hashCode方法的值相同equals方法返回的结果是true，那么HashSet认为这两个元素是相同元素，只存储一个（重复元素无法存入）。

注意：HashSet集合在判断元素是否相同先判断hashCode方法，如果相同才会判断equals。如果不相同，是不会调用equals方法的。

HashSet 和ArrayList集合都有判断元素是否相同的方法，

boolean contains(Object o)

HashSet使用hashCode和equals方法，ArrayList使用了equals方法

五、HashSet存储自定义对象

问题：现在有一批数据，要求不能重复存储元素，而且要排序。ArrayList，LinkedList不能去除重复数据。HashSet可以去除重复，但是无序。

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