Java：Set接口小记

Java：Set接口小记

对 Java 中的 Set接口 与 其实现类，做一个微不足道的小小小小记

概述

public interface Set<E> extends Collection<E> {
	// ...
}

Set 接口继承了 Collection 接口，Set集合中不能包含重复的元素，每个元素必须是唯一的，你只要将元素加入 Set 中，重复的元素会自动移除。

对于 Set 的个人理解：

1. 使用上：就是不能带有重复元素的 List；
2. 本质上：只用了 key 的 Map，一个串了马甲的 Map

HashSet

概述

披着马甲的 HashMap：Java：HashMap类小记

public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}

1. HashSet 中不能有相同的元素，但可以有 null 元素，即元素具有唯一性；

   其底层采用的还是 HashMap，对于 put 元素，其采用的方式为：

   // HashSet的底层为一个HashMao结构
   private transient HashMap<E, Object> map;
   // 作为一个占位符
   // private static final Object PRESENT = new Object(); 
   
   public HashSet() {
       map = new HashMap<>();
   }
   public boolean add(E e) {
       return map.put(e, PRESENT)==null;
   }
   

   从上述 add 方法可知：HashSet 保证元素不重复的方式

   元素值作为的是 map 的 key，map 的 value 则是 PRESENT 变量，这个变量只作为放入 map 时的一个占位符而存在，所以没什么实际用处。其实，这时候答案已经出来了：HashMap 的 key 是不能重复的，而这里HashSet 的元素又是作为了 map 的 key，当然也不能重复了。

   LinkedHashSet、TreeSet 都一样，都采用了 PRESENT 这个占位符。

2. 存入 HashSet 的元素是无序的；

3. 添加、删除元素的操作时间复杂度都为O(1)；

4. 非线程安全。

实现原理

1. HashSet 的实现是依赖于 HashMap 的，HashSet 的值都是存储在 HashMap 中的；

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

2. 在 HashSet 的构造法中会初始化一个 HashMap 对象，HashSet 的值是作为 HashMap 的 key 存储在 HashMap 中的，当存储的值已经存在时返回 false；

   private transient HashMap<E,Object> map;
   public HashSet() {
       map = new HashMap<>();
   }
   public boolean add(E e) {
       return map.put(e, PRESENT)==null;
       // private static final Object PRESENT = new Object();
   }
   

3. HashSet 的其他操作都是基于 HashMap 的

   public int size() {
       return map.size();
   }
   public boolean isEmpty() {
       return map.isEmpty();
   }
   public boolean add(E e) {
       return map.put(e, PRESENT)==null;
   }
   public boolean remove(Object o) {
       return map.remove(o)==PRESENT;
   }
   // ....
   

LinkedHashSet

概述

披着马甲的 LinkedHashMap：Java：LinkedHashMap类小记

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

    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        // super：用了HashSet中的构造函数，且第三个参数为true
        // 其他的构造函数也相同，第三个元素都为true
        super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }
}

// 进入HashSet查看对应的构造函数
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
    // 这里new了一个LinkedHashMap
    map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}

1. LinkedHashSet 中不能有相同元素，可以有一个 null 元素，元素严格按照放入的顺序排列；
2. 添加、删除元素的操作时间复杂度都为O(1)；
3. 非线程安全。

实现原理

1. 对于 LinkedHashSet 而言，它继承于 HashSet、又基于 LinkedHashMap 来实现的；

   public class LinkedHashSet<E>
       extends HashSet<E>  // 继承了hashset
       implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
   
       public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
           super(initialCapacity, loadFactor, true);
       }
   
   	public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
           super(initialCapacity, .75f, true);
       }
   
   	public LinkedHashSet() {
           super(16, .75f, true);
       }
   }
   

2. LinkedHashSet 底层使用 LinkedHashMap 来保存所有元素，它继承于 HashSet，其所有的方法操作上又与 HashSet 相同；

TreeSet

概述

披着马甲的 TreeSet：Java：TreeMap类小记

public TreeSet() {
	this(new TreeMap<E,Object>());
}

1. TreeSet 是中不能有相同元素，不可以有null元素，根据元素的自然顺序进行排序；
2. 添加、删除操作时间复杂度都是O(log(n))；
3. 非线程安全

实现原理

1. TreeSet 底层实际使用的存储容器就是 TreeMap；

   public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
       implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
   {
   	private transient NavigableMap<E,Object> m;
   
   	public TreeSet() {
   		// 底层实际使用的存储容器就是 TreeMap；
           this(new TreeMap<E,Object>());  // 调用 TreeSet
       }
   
       // 把TreeMap赋值给了NavigableMap<E,Object>
       TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
           this.m = m;
       }
   
       public boolean add(E e) {
       	// 本质上还是调用了 TreeMap 的方法
           return m.put(e, PRESENT)==null;
       }
   }
   

2. TreeSet 里绝大部分方法都是直接调用 TreeMap 的方法来实现的；

总结

首先，Set 集合不包含重复元素，都具有唯一性；

当无排序要求可以选用 HashSet；

若想取出元素的顺序和放入元素的顺序相同，那么可以选用 LinkedHashSet；

若想插入、删除立即排序或者按照一定规则排序可以选用 TreeSet。

参考

https://blog.csdn.net/StemQ/article/details/66477615

https://mp.weixin.qq.com/s/q1r9Pno6ANUzZ9wMzA-JSg

https://blog.csdn.net/qq_41026809/article/details/90449073

https://www.cnblogs.com/baojun/p/11087004.html

https://blog.csdn.net/jtcode_is_my_partner/article/details/81408392