Java集合之四Set、HashSet、LinkedHashSet、TreeSet

朴灿烈づ我的快乐病毒、 2022-06-03 03:50 275阅读 0赞

**Set**

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。

Set 集合不允许包含相同的元素，最多允许一个null值，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。

Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals 方法。

**Set集合是如何判断两个元素是否相等的？**

是通过对象的hashCode()方法和equals()方法判断的。所以建议自定义类要重写hashCode()方法和equals()方法。

首先Set集合是通过哈希算法来存储元素的，当像Set中添加对象时，首先调用此对象所在类的hashCode()方法，计算此对象的哈希值，此哈希值决定了此对象在Set中存储的位置。若此位置没有对象存储，则直接把对象存储进来，如果此位置已经有一个对象了，则通过equals()方法比较这两个对象是否相同，如果不同则存储进去，如果相同则这个对象不能存储进Set里。所以我们重写hashCode()方法和equals()方法，还要保持这两个方法一致，即hashCode相同的对象equals也要相同。

**Set 集合判断两个元素相等的标准**：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。

**重写 hashCode() 方法的基本原则**  
在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值  
当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等  
对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值

**下面是一个没有重写hashCode()方法和equals()方法的例子**

测试类

@Test
    	public void testSet(){
    		Set set = new HashSet();
    		Person p1 = new Person("jack",10);
    		Person p2 = new Person("jack",10);
    		set.add(p1);
    		set.add(p2);
    		System.out.println(p1.hashCode());
    		System.out.println(p2.hashCode());
    		System.out.println(p1.equals(p2));
    		System.out.println(set);
    	}

输出结果

99550389
    1598924227
    false
    [wya.j2se.oop.coll.Person@5ef04b5, wya.j2se.oop.coll.Person@5f4da5c3]

所以我们希望第二个对象不能存储进去的话就必须重写，现在的 hashCode()方法和equals()方法都是用的Object的方法。

**现在重写hashCode()方法和equals()方法**

public class Person {
    	
    	private String name;
    	private int age;
    	
    	public Person(String name,int age){
    		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 int hashCode() {
    		final int prime = 31;
    		int result = 1;
    		result = prime * result + age;
    		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
    		return result;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object obj) {
    		if (this == obj)
    			return true;
    		if (obj == null)
    			return false;
    		if (getClass() != obj.getClass())
    			return false;
    		Person other = (Person) obj;
    		if (age != other.age)
    			return false;
    		if (name == null) {
    			if (other.name != null)
    				return false;
    		} else if (!name.equals(other.name))
    			return false;
    		return true;
    	}
    
    }

输出结果

3255510
    3255510
    true
    [wya.j2se.oop.coll.Person@31acd6]

**HashSet**

HashSet集合内的元素是无序的，注意并不是随机性。它是按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。  
HashSet 具有以下特点：  
①不能保证元素的排列顺序  
②HashSet 不是线程安全的，如果需要多线程访问它的话，可以用 Collections.synchronizedSet 方法来包装它：

Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

③集合元素可以是 null

**LinkedHashSet**

LinkedHashSet 是 HashSet 的子类，不允许集合元素重复。LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。  
**TreeSet**

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。

特点：①TreeSet里添加的元素必须是同一类型的。

②可以按照添加进集中中的元素的指定顺序遍历，如String类、包装类默认按照从小到大的顺序遍历。

③当像TreeSet内添加自定义类的对象时，可以有两种排序方法：1.自然排序2.定制排序

**自然排序**

TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列。如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 时，应保证与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0，要求equals()方法和hashCode()方法和compareTo()方法保持一致。

public class Person implements Comparable {
    	
    	private String name;
    	private Integer age;
    	
    	public Person(String name, Integer age) {
    		super();
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    	public Integer getAge() {
    		return age;
    	}
    	public void setAge(Integer age) {
    		this.age = age;
    	}
    	@Override
    	public int hashCode() {
    		final int prime = 31;
    		int result = 1;
    		result = prime * result + ((age == null) ? 0 : age.hashCode());
    		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
    		return result;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object obj) {
    		if (this == obj)
    			return true;
    		if (obj == null)
    			return false;
    		if (getClass() != obj.getClass())
    			return false;
    		Person other = (Person) obj;
    		if (age == null) {
    			if (other.age != null)
    				return false;
    		} else if (!age.equals(other.age))
    			return false;
    		if (name == null) {
    			if (other.name != null)
    				return false;
    		} else if (!name.equals(other.name))
    			return false;
    		return true;
    	}
    	@Override
    	public int compareTo(Object o) {
    		if(o instanceof Person){
    			Person p = (Person)o;
    			int result = this.age.compareTo(p.getAge());
    			if(result == 0){
    				result = this.name.compareTo(p.getName());
    			}
    			return result;
    		}
    		return 0;
    	}
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    	}
    	
    	
    
    }

测试类

@Test
    	public void testTreeSet(){
    		Set set = new TreeSet();
    		set.add(new Person("jack",10));
    		set.add(new Person("jack",20));
    		set.add(new Person("abc",10));
    		set.add(new Person("tom",15));
    		set.add(new Person("abc",10));
    		Iterator it = set.iterator();
    		while(it.hasNext()){
    			System.out.println(it.next());
    		}
    	}

输出结果

Person [name=abc, age=10]
    Person [name=jack, age=10]
    Person [name=tom, age=15]
    Person [name=jack, age=20]

**定制排序**

TreeSet的自然排序是根据集合元素的大小，进行元素升序排列。如果需要定制排序，比如降序排列，可通过Comparator接口的帮助。需要重写compare(To1,T o2)方法。利用int compare(To1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。使用定制排序 判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0, 要求equals()方法和hashCode()方法和compareTo()方法保持一致。。

public class Person {
    	private Integer id;
    	private String name;
    	private Integer age;
    	
    	public Person(Integer id,String name, Integer age) {
    		this.id = id;
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    	}
    	
    	public Integer getId() {
    		return id;
    	}
    
    	public void setId(Integer id) {
    		this.id = id;
    	}
    
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    	public Integer getAge() {
    		return age;
    	}
    	public void setAge(Integer age) {
    		this.age = age;
    	}
    	
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "Person [id=" + id + ", name=" + name + ", age=" + age + "]";
    	}
    
    	@Override
    	public int hashCode() {
    		final int prime = 31;
    		int result = 1;
    		result = prime * result + ((age == null) ? 0 : age.hashCode());
    		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
    		return result;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object obj) {
    		if (this == obj)
    			return true;
    		if (obj == null)
    			return false;
    		if (getClass() != obj.getClass())
    			return false;
    		Person other = (Person) obj;
    		if (age == null) {
    			if (other.age != null)
    				return false;
    		} else if (!age.equals(other.age))
    			return false;
    		if (name == null) {
    			if (other.name != null)
    				return false;
    		} else if (!name.equals(other.name))
    			return false;
    		return true;
    	}
    
    }

@Test
    	public void test1(){
    		//创建一个实现Comparator接口的对象
    		Comparator com = new Comparator() {
    			//重写compare方法，定义Person类的排序规则，这里定义按id从小到大排序
    			@Override
    			public int compare(Object o1, Object o2) {
    				if(o1 instanceof Person && o2 instanceof Person){
    					Person p1 = (Person)o1;
    					Person p2 = (Person)o2;
    					return p1.getId().compareTo(p2.getId());
    				}
    				return 0;
    			}
    		};
    		//把com对象当做形参传到TreeSet构造器中
    		TreeSet set = new TreeSet(com);
    		set.add(new Person(1,"jack",12));
    		set.add(new Person(21,"jack",12));
    		set.add(new Person(11,"jack",12));
    		set.add(new Person(9,"jack",12));
    		Iterator it = set.iterator();
    		while(it.hasNext()){
    			System.out.println(it.next());
    		}
    	}

输出结果

Person [id=1, name=jack, age=12]
    Person [id=9, name=jack, age=12]
    Person [id=11, name=jack, age=12]
    Person [id=21, name=jack, age=12]

下面看一个加强版

定义一个Employee类，该类包含：private成员变量name,age,birthday，其中 birthday 为 MyDate 类的对象；定义一个MyDate类包含:private成员变量month,day,year；

分别按以下两种方式对集合中的元素进行排序，并遍历输出：

1). 使Employee实现Comparable 接口，并按 name 排序

2). 创建TreeSet 时传入 Comparator对象，按生日日期的先后排序。

注意:Employee类和MyDate类都要重写hashCode()方法和equals()方法

public class Employee implements Comparable<Employee>{
    	
    	private String name;
    	private Integer age;
    	private MyDate birthDay;
    	
    	public Employee(String name, Integer age, MyDate birthDay) {
    		super();
    		this.name = name;
    		this.age = age;
    		this.birthDay = birthDay;
    	}
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "Employee [name=" + name + ", age=" + age + ", birthDay=" + birthDay + "]";
    	}
    	public String getName() {
    		return name;
    	}
    	public void setName(String name) {
    		this.name = name;
    	}
    	public Integer getAge() {
    		return age;
    	}
    	public void setAge(Integer age) {
    		this.age = age;
    	}
    	public MyDate getBirthDay() {
    		return birthDay;
    	}
    	public void setBirthDay(MyDate birthDay) {
    		this.birthDay = birthDay;
    	}
    	@Override
    	public int compareTo(Employee o) {
    		return this.getName().compareTo(o.getName());
    	}
    	@Override
    	public int hashCode() {
    		final int prime = 31;
    		int result = 1;
    		result = prime * result + ((age == null) ? 0 : age.hashCode());
    		result = prime * result + ((birthDay == null) ? 0 : birthDay.hashCode());
    		result = prime * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
    		return result;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object obj) {
    		if (this == obj)
    			return true;
    		if (obj == null)
    			return false;
    		if (getClass() != obj.getClass())
    			return false;
    		Employee other = (Employee) obj;
    		if (age == null) {
    			if (other.age != null)
    				return false;
    		} else if (!age.equals(other.age))
    			return false;
    		if (birthDay == null) {
    			if (other.birthDay != null)
    				return false;
    		} else if (!birthDay.equals(other.birthDay))
    			return false;
    		if (name == null) {
    			if (other.name != null)
    				return false;
    		} else if (!name.equals(other.name))
    			return false;
    		return true;
    	}
    	
    
    }

public class MyDate {
    	
    	private Integer year;
    	private Integer month;
    	private Integer day;
    	
    	public MyDate(Integer year, Integer month, Integer day) {
    		super();
    		this.year = year;
    		this.month = month;
    		this.day = day;
    	}
    	@Override
    	public String toString() {
    		return "MyDate [year=" + year + ", month=" + month + ", day=" + day + "]";
    	}
    	public Integer getYear() {
    		return year;
    	}
    	public void setYear(Integer year) {
    		this.year = year;
    	}
    	public Integer getMonth() {
    		return month;
    	}
    	public void setMonth(Integer month) {
    		this.month = month;
    	}
    	public Integer getDay() {
    		return day;
    	}
    	public void setDay(Integer day) {
    		this.day = day;
    	}
    	@Override
    	public int hashCode() {
    		final int prime = 31;
    		int result = 1;
    		result = prime * result + ((day == null) ? 0 : day.hashCode());
    		result = prime * result + ((month == null) ? 0 : month.hashCode());
    		result = prime * result + ((year == null) ? 0 : year.hashCode());
    		return result;
    	}
    	@Override
    	public boolean equals(Object obj) {
    		if (this == obj)
    			return true;
    		if (obj == null)
    			return false;
    		if (getClass() != obj.getClass())
    			return false;
    		MyDate other = (MyDate) obj;
    		if (day == null) {
    			if (other.day != null)
    				return false;
    		} else if (!day.equals(other.day))
    			return false;
    		if (month == null) {
    			if (other.month != null)
    				return false;
    		} else if (!month.equals(other.month))
    			return false;
    		if (year == null) {
    			if (other.year != null)
    				return false;
    		} else if (!year.equals(other.year))
    			return false;
    		return true;
    	}
    }

/**
    	 * 使用自然排序 根据name排序
    	 */
    	@Test
    	public void test2(){
    		TreeSet<Employee> set = new TreeSet<Employee>();
    		set.add(new Employee("abc", 12, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("adc", 13, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("jwbc", 23, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("c2bc", 35, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("wdabc", 55, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("abc", 12, new MyDate(2013, 10, 1)));
    		Iterator<Employee> it = set.iterator();
    		while(it.hasNext()){
    			System.out.println(it.next());
    		}
    	}
    
    	/**
    	 * 使用定制排序，根据生日先后排序
    	 */
    	@Test
    	public void test3(){
    		Comparator<Employee> com = new Comparator<Employee>() {
    
    			/**
    			 * 这样写排序规则后，相同的生日的Employee会插不进来，所以你也可以再加上判断name和age的规则
    			 * 这里就只对生日进行排序了，TreeSet会先后调用compare方法、hashCode方法、equals方法来
    			 * 判断插进来的对象是否存在于Set中。
    			 * @param o1
    			 * @param o2
    			 * @return
    			 */
    			@Override
    			public int compare(Employee o1, Employee o2) {
    				MyDate birth1 = o1.getBirthDay();
    				MyDate birth2 = o2.getBirthDay();
    				if(!birth1.getYear().equals(birth2.getYear())){
    					return birth1.getYear().compareTo(birth2.getYear());
    				}else{
    					if(!birth1.getMonth().equals(birth2.getMonth())){
    						return birth1.getMonth().compareTo(birth2.getMonth());
    					}else{
    						return birth1.getDay().compareTo(birth2.getDay());
    					}
    				}
    			}
    		};
    		
    		TreeSet<Employee> set = new TreeSet<Employee>(com);
    		set.add(new Employee("abc", 12, new MyDate(1913, 10, 1)));
    		set.add(new Employee("adc", 13, new MyDate(2013, 8, 7)));
    		set.add(new Employee("jwbc", 23, new MyDate(2000, 4, 23)));
    		set.add(new Employee("c2bc", 35, new MyDate(1993, 1, 11)));
    		set.add(new Employee("wdabc", 55, new MyDate(2017, 12, 9)));
    		set.add(new Employee("abc", 12, new MyDate(2013, 11, 1)));
    		set.add(new Employee("abc", 12, new MyDate(2013, 11, 1)));
    		Iterator<Employee> it = set.iterator();
    		while(it.hasNext()){
    			System.out.println(it.next());
    		}
    	}

test2输出结果

Employee [name=abc, age=12, birthDay=MyDate [year=2013, month=10, day=1]]
    Employee [name=adc, age=13, birthDay=MyDate [year=2013, month=10, day=1]]
    Employee [name=c2bc, age=35, birthDay=MyDate [year=2013, month=10, day=1]]
    Employee [name=jwbc, age=23, birthDay=MyDate [year=2013, month=10, day=1]]
    Employee [name=wdabc, age=55, birthDay=MyDate [year=2013, month=10, day=1]]

test3输出结果

Employee [name=abc, age=12, birthDay=MyDate [year=1913, month=10, day=1]]
    Employee [name=c2bc, age=35, birthDay=MyDate [year=1993, month=1, day=11]]
    Employee [name=jwbc, age=23, birthDay=MyDate [year=2000, month=4, day=23]]
    Employee [name=adc, age=13, birthDay=MyDate [year=2013, month=8, day=7]]
    Employee [name=abc, age=12, birthDay=MyDate [year=2013, month=11, day=1]]
    Employee [name=wdabc, age=55, birthDay=MyDate [year=2017, month=12, day=9]]