Set集合

Set接口

Set框架

 *
 * |----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
 *          |----Set接口：存储无序的、不可重复的数据   -->高中讲的“集合”
 *              |----HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
 *                  |----LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历
 *                                      对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet线程不安全.
 *              |----TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。

Set特点

Set：存储无序的、不可重复的数据,可以存储null值

• set 接口是 Collection的子接口,set接口没有提供额外的方法
• set 集合不允许包括相同的元素,如果试把两个相同的元素加入同一个 set集合中,则添加失败.
• set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符,而是根据 hash和 equals方法

添加元素特点

• 以HashSet为例：
  • 我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：
    • 如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 --->情况1
    • 如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
    • 如果hash值不相同，则元素a添加成功。--->情况2
    • 如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：
      equals()返回true,元素a添加失败
      equals()返回false,则元素a添加成功。--->情况3
  • 对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
    jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
    jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
    总结：七上八下

HashSet集合

HashSet底层：数组+链表的结构。

描述

• java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，他存储大的元素是不可重复的，并且元素都是无序的(存取顺序不一致)。
• java.util.HashSet底层实现其实是一个java.util.HashMap支持的。
• HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合当中的存储位置，因此它具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于hashCode和equals方法
• 哈希值；是一个十进制的整数，有系统随机给出(就是对象的地址，是一个逻辑地址，是一个模拟出来得到的地址，不是数据实际存储的物理地址)，是由Object类中有一个方法，可以获取对象的哈希码值

      int hashCode()来获取对象的哈希值
      //public native int hashCode();
      参数 native 代表的是该方法调用的是本地操作系统中的方法
  

特点

1. 不允许存储重复的元素,可以是null值
2. 没有索引，没有带索引的方法，也不能使用普通for循环
3. 是一个无序的集合，存储的元素和取出元素的顺序可能不一致
4. 线程不安全
5. 底层是一个哈希表结构(查询的速度非常快)
   HashSet集合存储数据结构(哈希表)
   • jdk1.8前 哈希表=数组+链表
   • jdk1.8后 哈希表=数组+链表
     哈希表=数组+红黑树
   • 如果链表的长度超过了8，那么就会把链表结构转换成红黑树
     

HashSet存储数据的结构(哈希表)

• 什么是哈希表?
  在jdk1.8之前，哈希表的底层采用的是数组+链表实现，即使使用链表出来哈希表冲突，同一哈希值的链表都存储在一个链表里，但是当位于一个链中的元素较多的时，通过key值一次查找的效率底下。在jdk1.8中哈希表存储
  
• 总而言之，jdk1.8之后引入红黑树结构件大大优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet元素唯一不重复，其实是根据对象的hashCode方法和equals方法来决定的。如果我们往集合当中存储的时自定义的对象，需要保证对象的唯一性，就必须重写HashCode方法和equals方法，来自定义当前对象的比较方式。

HashSet存储自定义类型的元素

• 一般需要重写对象当中的hashCode和equals方法

底层扩容机制

• 底层也是数组,初始容量为 16,当如果使用频率超过 0.75,(16*0.75)就会扩大容量为原来的2倍.
  (16扩容32,依次为64,128...等)

LinkedHashSet

描述

• 在java.util.HashSet类的下面还有一个子类，java.util.LinkedHashSet,他是链表和哈希表的组合的一个数组存储结构。(数组链表/红黑树)+链表。多了一条链表(保证元素的有序)

特点

1. LinkedHashSet 是 HashSet的子类
2. LinkedHashSet 根据元素的 hashCode值来决定元素的存储位置,但它同时使用双向连表维护元素的次序,这使得元素看起来是以插入顺序保存的.
3. 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.
4. LinkedHashSet 不允许集合元素重复.

TreeSet

特点

1. 有序,查询速度比list快,底层是红黑树数据结构
2. 向TreeSet中添加的数据，要求是同类的对象
3. 两种排序方式；自然排序和定制排序
4. 自然排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compareTo()返回0.不再是equals().
5. 定制排序中，比较两个对象是否相同的标准为：compare()返回0.不再是equals().

新增方法

Comparator<? super E> comparator​() 返回用于为了在这个组中的元素，或比较null如果这个集使用natural ordering的元素。   
E first​() 返回此集合中当前的第一个（最低）元素。 
E ceiling​(E e) 返回此集合中最小元素大于或等于给定元素，如果没有此元素，则 null 。  
E last​() 返回此集合中当前的最后（最高）元素。  
E lower​(E e) 返回该集合中最大的元素严格小于给定的元素，如果没有这样的元素，则 null 。  
Object higher(Object e) 返回这个集合中的最小元素严格大于给定的元素，如果没有这样的元素，则 null 。
E floor​(E e) 返回此集中最大的元素小于或等于给定元素，如果没有此元素，则 null 。  
SortedSet subSet(fromElement, toElement)返回此集合的部分的视图，其元素的范围从 fromElement （包括）到 toElement ，独占。
SortedSet headSet(toElement)返回此集合的部分的视图，其元素严格小于 toElement 。
SortedSet tailSet(fromElement)返回此集合的部分的视图，该部分的元素大于或等于 fromElement 。 
E pollFirst​() 检索并删除第一个（最低）元素，如果此集合为空，则返回 null 。  
E pollLast​() 检索并删除最后一个（最高）元素，如果此集合为空，则返回 null 。