Java集合之Set篇(知识点)
上一篇主要介绍了List中的ArrayList、LinkedList、Vector:Java集合之List篇(知识点与面试题)
这一篇则来介绍Set集合。个人感觉Set集合的优先级不如Map与List,但是也是重要的一点。
Set作为同样实现了Collection接口中的一员,自然免不了与List一通比较。他与List相比,最主要的方面就是Set不允许出现重复元素,Set中有的子类是无序的,有的子类是有序的。
先看下IDEA中Set的结构图:
我们也就主要看HashSet、TreeSet、LinkedHashSet这三个。
HashSet
底层结构
HashSet底层结构是HashMap(什么?你HashMap不太懂?那没事,那些年一起看过的HashMap面试题,一看就了解HashMap)。但是HashSet与HashMap又不太同,hashMap中是一个key对应指定的value,value中存放具体的数据。而hashSet中,key来存放数据,而value则是一个固定的Object,倒是有点像青春版的HashMap。
数据的添加
在hashSet中,是这么定义add方法的:
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
可以看到hashSet其实是调用hashMap的put方法。而put方法又是调用了putVal方法:
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
//声明了一个局部变量 tab,局部变量 Node 类型的数据 p,int 类型 n,i
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
//首先将当前 hashmap 中的 table(哈希表)赋值给当前的局部变量 tab,然后判断tab 是不是空或者长度是不是 0,实际上就是判断当前 hashmap 中的哈希表是不是空或者长度等于 0
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
//如果是空的或者长度等于0,代表现在还没哈希表,所以需要创建新的哈希表,默认就是创建了一个长度为 16 的哈希表
n = (tab = resize()).length;
//将当前哈希表中与要插入的数据位置对应的数据取出来,(n - 1) & hash])就是找当前要插入的数据应该在哈希表中的位置,如果没找到,代表哈希表中当前的位置是空的,否则就代表找到数据了, 并赋值给变量 p
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//创建一个新的数据,这个数据没有下一条,并将数据放到当前这个位置
else {//代表要插入的数据所在的位置是有内容的
//声明了一个节点 e, 一个 key k
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash && //如果当前位置上的那个数据的 hash 和我们要插入的 hash 是一样,代表没有放错位置
//如果当前这个数据的 key 和我们要放的 key 是一样的,实际操作应该是就替换值
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
//将当前的节点赋值给局部变量 e
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)//如果当前节点的 key 和要插入的 key 不一样,然后要判断当前节点是不是一个红黑色类型的节点
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);//如果是就创建一个新的树节点,并把数据放进去
else {
//如果不是树节点,代表当前是一个链表,那么就遍历链表
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {//如果当前节点的下一个是空的,就代表没有后面的数据了
p.next = newNode(hash, key, value, null);//创建一个新的节点数据并放到当前遍历的节点的后面
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // 重新计算当前链表的长度是不是超出了限制
treeifyBin(tab, hash);//超出了之后就将当前链表转换为树,注意转换树的时候,如果当前数组的长度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认 64),会触发扩容,我个人感觉可能是因为觉得一个节点下面的数据都超过8 了,说明 hash寻址重复的厉害(比如数组长度为 16 ,hash 值刚好是 0或者 16 的倍数,导致都去同一个位置),需要重新扩容重新 hash
break;
}
//如果当前遍历到的数据和要插入的数据的 key 是一样,和上面之前的一样,赋值给变量 e,下面替换内容
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { //如果当前的节点不等于空,
V oldValue = e.value;//将当前节点的值赋值给 oldvalue
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value; //将当前要插入的 value 替换当前的节点里面值
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;//增加长度
if (++size > threshold)
resize();//如果当前的 hash表的长度已经超过了当前 hash 需要扩容的长度, 重新扩容,条件是 haspmap 中存放的数据超过了临界值(经过测试),而不是数组中被使用的下标
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
所以理解了hashMap,hashSet也就很好理解了。
其它特点
hashSet不允许出现重复因素,如果要对一些数据进行去重操作,那么使用hashSet将是不错的选择。
hashSet允许插入Null值。
hashSet中添加顺序和遍历顺序不一致,毕竟是经过hash运算放到合适的位置。
hashSet是线程不安全的,如果2个线程同时操作HashSet,必须通过代码实现同步。
TreeSet
TreeSet是红黑树结构,每一个元素都是树中的一个节点,插入的元素都会进行排序,所以可不要认为TreeSet是无序的;
从名字上可以看出,此集合的实现和树结构有关。与HashSet集合类似,TreeSet也是基于Map来实现,具体实现TreeMap。其底层结构为红黑树(特殊的二叉查找树)。
与HashSet不同的是,TreeSet具有排序功能。分为自然排序(123456)和自定义排序两类,默认是自然排序;在程序中,我们可以按照任意顺序将元素插入到集合中,等到遍历时TreeSet会按照一定顺序输出–倒序或者升序。至于是哪一种,则是取决于使用的构造方法。
其它特点
对插入的元素进行排序,是一个有序的集合(主要与HashSet的区别);
底层使用红黑树结构,而不是哈希表结构;
允许插入Null值;
不允许插入重复元素;
线程不安全;
LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的子类。我们都知道,子类的功能会比父类更加完善,LinkedHashSet也是如此。HashSet不能维护顺序,而LinkedHashSet会维护“插入顺序”。
HashSet底层使用HashMap来存储它的元素。而LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来存储和处理它的元素。
LinkedHashSet使用LinkedHashMap对象来存储它的元素,插入到LinkedHashSet中的元素实际上是被当作LinkedHashMap的键保存起来的。LinkedHashMap的每一个键值对都是通过内部的静态类Entry。
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