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Java的Set集合,你真的会用吗?HashSet/TreeSet/LinkedHashSet

来源: 责编: 时间:2023-12-01 17:13:52 176观看
导读引言当我们需要对元素去重的时候,会使用Set集合,可选的Set集合有三个,分别是HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,这三个常用的Set集合有什么区别呢?底层实现原理是什么样?这篇文章一起来深度剖析。共同点这三个类都实现了Set

引言

当我们需要对元素去重的时候,会使用Set集合,可选的Set集合有三个,分别是HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,这三个常用的Set集合有什么区别呢?底层实现原理是什么样?这篇文章一起来深度剖析。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

共同点这三个类都实现了Set接口,所以使用方式都是一样的,使用add()方法添加元素,使用remove()删除元素,使用contains()方法判断元素是否存在,使用iterator()方法迭代遍历元素,这三个类都可以去除重复元素。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

特性R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

  1. HashSet是最基础的Set集合,可以去除重复元素,元素存储是无序的。
  2. LinkedHashSet在HashSet功能基础上,增加了按照元素插入顺序或者访问顺序的迭代方式。
  3. TreeSet在HashSet功能基础上,可以保证按照元素大小顺序排列。

底层实现R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

  1. HashSet是基于HashMap实现的,使用组合的方式,并非继承。
  2. LinkedHashSet继承自HashSet,而内部则是采用组合LinkedHashMap的方式实现的。[流汗] 就是这么乱,一会儿看一下源码就明白了。
  3. TreeSet是基于TreeMap实现的,采用组合的方式,跟上面两个Set集合没关系。

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下面详细看一下这三个Set集合源码的底层实现:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

HashSet源码实现

类属性

public class HashSet<E>        extends AbstractSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * 使用HashMap存储数据     */    private transient HashMap<E, Object> map;    /**     * value的默认值     */    private static final Object PRESENT = new Object();}

可以看出HashSet实现了Set接口,内部采用HashMap存储元素,利用了HashMap的key不能重复的特性,实现元素去重。而value使用默认值,是一个空对象,没有任何作用,纯粹占坑。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

初始化

HashSet常用的构造方法有两个,有参构造方法,可以指定初始容量和负载系数。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 无参构造方法 */HashSet<Integer> hashSet1 = new HashSet<>();/** * 有参构造方法,指定初始容量和负载系数 */HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<>(16, 0.75f);

再看一下构造方式对应的源码实现:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 无参构造方法 */public HashSet() {    map = new HashMap<>();}/** * 有参构造方法,指定初始容量和负载系数 */public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);}

HashSet的构造方式源码也很简单,都是利用的HashMap的构造方法实现。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

常用方法源码

再看一下HashSet常用方法源码实现:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 添加元素 */public boolean add(E e) {    return map.put(e, PRESENT) == null;}/** * 删除元素 */public boolean remove(Object o) {    return map.remove(o) == PRESENT;}/** * 判断是否包含元素 */public boolean contains(Object o) {    return map.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() {    return map.keySet().iterator();}

HashSet方法源码也很简单,都是利用HashMap的方法实现逻辑。利用HashMap的key不能重复的特性,value使用默认值,contains()方法和iterator()方法也都是针对key进行操作。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

LinkedHashSet源码实现

类属性

LinkedHashSet继承自HashSet,没有任何私有的属性。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

public class LinkedHashSet<E>        extends HashSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}

初始化

LinkedHashSet常用的构造方法有三个,有参构造方法,可以指定初始容量和负载系数。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 无参构造方法 */Set<Integer> linkedHashSet1 = new LinkedHashSet<>();/** * 有参构造方法,指定初始容量 */Set<Integer> linkedHashSet2 = new LinkedHashSet<>(16);/** * 有参构造方法,指定初始容量和负载系数 */Set<Integer> linkedHashSet3 = new LinkedHashSet<>(16, 0.75f);

再看一下构造方法的源码实现:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 无参构造方法 */public LinkedHashSet() {    super(16, .75f, true);}/** * 有参构造方法,指定初始容量 */public LinkedHashSet() {    super(16, .75f, true);}/** * 有参构造方法,指定初始容量和负载系数 */public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {    super(initialCapacity, loadFactor, true);}

LinkedHashSet的构造方法使用的是父类HashSet的构造方法,而HashSet的构造方法使用的是LinkedHashMap的构造方法,设计的就是这么乱!R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

public class HashSet<E>        extends AbstractSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * HashSet的构造方法,底层使用的是LinkedHashMap,专门给LinkedHashSet使用     *     * @param initialCapacity 初始容量     * @param loadFactor      负载系数     * @param dummy           这个字段没啥用     */    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);    }}

LinkedHashSet的其他方法也是使直接用的父类HashSet的方法,就不用看了。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

LinkedHashSet额外实现了按照元素的插入顺序或者访问顺序进行迭代的功能,是使用LinkedHashMap的实现,不了解LinkedHashMap的,可以看一下上篇文章对LinkedHashMap的源码解析。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

TreeSet源码实现

类属性

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>        implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * 用来存储数据     */    private transient NavigableMap<E, Object> m;    /**     * value的默认值     */    private static final Object PRESENT = new Object();}

TreeSet内部使用NavigableMap存储数据,而NavigableMap是TreeMap的父类,后面在初始化NavigableMap的时候,会用TreeMap进行替换。而value使用默认空对象,与HashSet类似。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

初始化

TreeSet有两个构造方法,有参构造方法,可以指定排序方式,默认是升序。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

/** * 无参构造方法 */TreeSet<Integer> treeSet1 = new TreeSet<>();/** * 有参构造方法,传入排序方式,默认升序,这里传入倒序 */TreeSet<Integer> treeSet2 = new TreeSet<>(Collections.reverseOrder());

再看一下构造方法的源码实现:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {    this.m = m;}/** * 无参构造方法 */public TreeSet() {    this(new TreeMap<E, Object>());}/** * 有参构造方法,传入排序方式,默认升序,这里传入倒序 */public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {    this(new TreeMap<>(comparator));}

TreeSet的构造方法内部是直接使用的TreeMap的构造方法,是基于TreeMap实现的。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

常用方法源码

/** * 添加元素 */public boolean add(E e) {    return m.put(e, PRESENT) == null;}/** * 删除元素 */public boolean remove(Object o) {    return m.remove(o) == PRESENT;}/** * 判断是否包含元素 */public boolean contains(Object o) {    return m.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() {    return m.navigableKeySet().iterator();}

TreeSet常用方法的底层实现都是使用的TreeMap的方法逻辑,就是这么偷懒。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

TreeSet可以按元素大小顺序排列的功能,也是使用TreeMap实现的,感兴趣的可以看一下上篇文章讲的TreeMap源码。由于TreeSet可以元素大小排列,所以跟其他Set集合相比,增加了一些按照元素大小范围查询的方法。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

其他方法列表:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

作用
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方法签名
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获取第一个元素
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E first()
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获取最后一个元素
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E last()
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获取大于指定键的最小键
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E higher(E e)
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获取小于指定键的最大元素
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E lower(E e)
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获取大于等于指定键的最小键
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E ceiling(E e)
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获取小于等于指定键的最大键
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E floor(E e)
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获取并删除第一个元素
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E pollFirst()
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获取并删除最后一个元素
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E pollLast()
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获取前几个元素(inclusive表示是否包含当前元素)
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NavigableSetheadSet(E toElement, boolean inclusive)
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获取后几个元素(inclusive表示是否包含当前元素)
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NavigableSettailSet(E fromElement, boolean inclusive)
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获取其中一段元素集合(inclusive表示是否包含当前元素)
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NavigableSetsubSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement,   boolean toInclusive)
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获取其中一段元素集合(左开右开)
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SortedSetsubSet(E fromElement, E toElement)
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获取前几个元素(不包含当前元素)
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SortedSetheadSet(E toElement)
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获取后几个元素(不包含当前元素)
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SortedSettailSet(E fromElement)
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总结

HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,这三个常用的Set集合的共同点是都实现了Set接口,所以使用方式都是一样的,使用add()方法添加元素,使用remove()删除元素,使用contains()方法判断元素是否存在,使用iterator()方法迭代遍历元素,这三个类都可以去除重复元素。R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

不同点是:HashSet的关键特性:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

  1. 是最基础的Set集合,可以去除重复元素。
  2. HashSet是基于HashMap实现的,使用组合的方式,并非继承。
  3. 利用了HashMap的key不重复的特性,而value是一个默认空对象,其他方法也都是使用HashMap实现。

LinkedHashSet的关键特性:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

  1. LinkedHashSet继承自HashSet,而内部则是采用组合LinkedHashMap的方式实现的。
  2. LinkedHashSet在HashSet功能基础上,增加了按照元素插入顺序或者访问顺序的迭代方式,代价是额外增加一倍的存储空间。
  3. 方法内部都是使用LinkedHashMap实现的。

TreeSet的关键特性:R1528资讯网——每日最新资讯28at.com

  1. TreeSet是基于TreeMap实现的,也是采用组合的方式。
  2. TreeSet在HashSet功能基础上,可以保证按照元素大小顺序排列,代价是查询、插入、删除接口的时间复杂度从O(1)退化到O(log n)。
  3. 方法内部都是使用TreeMap实现的。

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