java集合系列——Set之HashSet和TreeSet介绍(十)

Set是一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲,set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素。对 e1 和 e2,并且最多包含一个为 null 的元素。

大家好,又见面了,我是全栈君。

一.Set的简介
Set是一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲,set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素。对 e1 和 e2,并且最多包含一个为 null 的元素。

Set的类关系图:

这里写图片描述

1.继承于Collection接口,具有增删查改的方法!

2.AbstractCollection抽象类,实现了Collection接口,并实现了里面的一些方法,如isEmpty、contains等。

3.Set的两个实现类,HashSet和TreeSet
– HashSet实现本质其实就是HashMap,HashSet里面的元素是无序的。
– TreeSet实现本质其实就是TreeSet,TreeSet里面的元素是有序的。

二.HashSet
1.概述
HashSet实现Set接口,那么它也是一个不包含重复元素的一个无序的集合,允许使用null,有且仅有一个元素为null!

HashSet也是一个非同步的方法,如果要在多个线程中使用,要注意进行同步封装!

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

HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。

2.继承关系和API

HashSet API

类 HashSet<E>

java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractCollection<E>
      继承者 java.util.AbstractSet<E>
          继承者 java.util.HashSet<E>
类型参数:
E - 此 set 所维护的元素的类型
所有已实现的接口:
Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, Set<E>

LinkedHashSet继承了HashSet,实现链表的set集合。

(1):构造方法

HashSet() 
          构造一个新的空 set,其底层 HashMap 实例的默认初始容量是 16,加载因子是 0.75。
HashSet(Collection<? extends E> c) 
          构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set。
HashSet(int initialCapacity) 
          构造一个新的空 set,其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子(0.75)。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 
          构造一个新的空 set,其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的加载因子。

(2)方法:

 boolean    add(E e) 
          如果此 set 中尚未包含指定元素,则添加指定元素。
 void   clear() 
          从此 set 中移除所有元素。
 Object clone() 
          返回此 HashSet 实例的浅表副本:并没有复制这些元素本身。
 boolean    contains(Object o) 
          如果此 set 包含指定元素,则返回 trueboolean    isEmpty() 
          如果此 set 不包含任何元素,则返回 true。
 Iterator<E>    iterator() 
          返回对此 set 中元素进行迭代的迭代器。
 boolean    remove(Object o) 
          如果指定元素存在于此 set 中,则将其移除。
 int    size() 
          返回此 set 中的元素的数量(set 的容量)。

3.总结

HashSet中含有一个”HashMap类型的成员变量”map,HashSet的操作函数,实际上都是通过map实现的。

有两种遍历的方式:
(1)使用 Iterator

第一步:根据iterator()获取HashSet的迭代器。
第二步:遍历迭代器获取各个元素。

for(Iterator iterator = set.iterator();
       iterator.hasNext(); ) { iterator.next(); }

(2)使用foreach

第一步:根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。
第二步:遍历数组,获取各个元素。

Object[] object = (String[])set.toArray();
for (Object obj : object)
    System.out.printf(obj);

三.TreeSet
1.概述
基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序,或者根据创建 set 时提供的 Comparator进行排序,具体取决于使用的构造方法。

2.继承关系和API

TreeSet API
(1)继承关系:

类 TreeSet<E>

java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractCollection<E>
      继承者 java.util.AbstractSet<E>
          继承者 java.util.TreeSet<E>
类型参数:
E - 此 set 维护的元素的类型
所有已实现的接口:
Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, NavigableSet<E>, Set<E>, SortedSet<E>

继承于AbstractSet,AbstractSet实现了equals和hashcode方法。

实现了NavigableSet接口,意味着它支持一系列的导航方法。比如查找与指定目标最匹配项。

实现了Cloneable接口,意味着它能被克隆。

实现了java.io.Serializable接口,意味着它支持序列化。

(2)构造方法:

TreeSet() 
          构造一个新的空 set,该 set 根据其元素的自然顺序进行排序。
TreeSet(Collection<? extends E> c) 
          构造一个包含指定 collection 元素的新 TreeSet,它按照其元素的自然顺序进行排序。
TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 
          构造一个新的空 TreeSet,它根据指定比较器进行排序。
TreeSet(SortedSet<E> s) 
          构造一个与指定有序 set 具有相同映射关系和相同排序的新 TreeSet。

(3)方法:

 boolean    add(E e) 
          将指定的元素添加到此 set(如果该元素尚未存在于 set 中)。
 boolean    addAll(Collection<? extends E> c) 
          将指定 collection 中的所有元素添加到此 set 中。
 E  ceiling(E e) 
          返回此 set 中大于等于给定元素的最小元素;如果不存在这样的元素,则返回 null。
 void   clear() 
          移除此 set 中的所有元素。
 Object clone() 
          返回 TreeSet 实例的浅表副本。
 Comparator<? super E>  comparator() 
          返回对此 set 中的元素进行排序的比较器;如果此 set 使用其元素的自然顺序,则返回 null。
 boolean    contains(Object o) 
          如果此 set 包含指定的元素,则返回 true。
 Iterator<E>    descendingIterator() 
          返回在此 set 元素上按降序进行迭代的迭代器。
 NavigableSet<E>    descendingSet() 
          返回此 set 中所包含元素的逆序视图。
 E  first() 
          返回此 set 中当前第一个(最低)元素。
 E  floor(E e) 
          返回此 set 中小于等于给定元素的最大元素;如果不存在这样的元素,则返回 null。
 SortedSet<E>   headSet(E toElement) 
          返回此 set 的部分视图,其元素严格小于 toElement。
 NavigableSet<E>    headSet(E toElement, boolean inclusive) 
          返回此 set 的部分视图,其元素小于(或等于,如果 inclusive 为 true)toElement。
 E  higher(E e) 
          返回此 set 中严格大于给定元素的最小元素;如果不存在这样的元素,则返回 null。
 boolean    isEmpty() 
          如果此 set 不包含任何元素,则返回 true。
 Iterator<E>    iterator() 
          返回在此 set 中的元素上按升序进行迭代的迭代器。
 E  last() 
          返回此 set 中当前最后一个(最高)元素。
 E  lower(E e) 
          返回此 set 中严格小于给定元素的最大元素;如果不存在这样的元素,则返回 null。
 E  pollFirst() 
          获取并移除第一个(最低)元素;如果此 set 为空,则返回 null。
 E  pollLast() 
          获取并移除最后一个(最高)元素;如果此 set 为空,则返回 null。
 boolean    remove(Object o) 
          将指定的元素从 set 中移除(如果该元素存在于此 set 中)。
 int    size() 
          返回 set 中的元素数(set 的容量)。
 NavigableSet<E>    subSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive) 
          返回此 set 的部分视图,其元素范围从 fromElement 到 toElement。
 SortedSet<E>   subSet(E fromElement, E toElement) 
          返回此 set 的部分视图,其元素从 fromElement(包括)到 toElement(不包括)。
 SortedSet<E>   tailSet(E fromElement) 
          返回此 set 的部分视图,其元素大于等于 fromElement。
 NavigableSet<E>    tailSet(E fromElement, boolean inclusive) 
          返回此 set 的部分视图,其元素大于(或等于,如果 inclusive 为 true)fromElement。

3.总结

(1)TreeSet中不允许使用null元素!在添加的时候如果添加null,则会抛出NullPointerException异常。

(2)TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式:自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。

(3)TreeSet是非同步的方法。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。

(4)TreeSet不支持快速随机遍历,只能通过迭代器进行遍历!
例子:

a.使用Iterator顺序遍历

for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ) { iter.next(); } 

b.使用foreach

Object[] object = (Object[])set.toArray();
for (Object obj : object)
    System.out.printf(obj);

四.源码
对TreeSet和HashSet的源码不再进行剖析,二者分别是基于TreeMap和HashMap实现的,只是对应的节点中只有key,而没有value,因此对TreeMap和HashMap比较了解的话,对TreeSet和HashSet的理解就会非常容易。

五.总结对比(使用场景)

1.HashSet是一个无序的集合,基于HashMap实现;TreeSet是一个有序的集合,基于TreeMap实现。

2.HashSet集合中允许有null元素,TreeSet集合中不允许有null元素。

3.HashSet和TreeSet都是非同步!在使用Iterator进行迭代的时候要注意fail-fast。


java集合系列——java集合概述(一)
java集合系列——List集合之ArrayList介绍(二)
java集合系列——List集合之LinkedList介绍(三)
java集合系列——List集合之Vector介绍(四)
java集合系列——List集合之Stack介绍(五)
java集合系列——List集合总结(六)
java集合系列——Map介绍(七)
java集合系列——Map之HashMap介绍(八)
java集合系列——Map之TreeMap介绍(九)
java集合系列——Set之HashSet和TreeSet介绍(十)



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