Java一分钟之-集合框架进阶：Set接口与HashSet

Jimaks

发布于 2024-05-15 16:18:32

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发布于 2024-05-15 16:18:32

在Java集合框架中，Set接口是另一种重要的集合类型，它不允许元素重复，并且元素的顺序是不确定的。HashSet是Set接口的一个实现，它使用哈希表来存储元素，提供了快速的添加、删除和查找操作。本文将介绍Set接口和HashSet的基本概念、常见问题、易错点及避免策略，并通过代码示例进行说明。

一、Set接口概览

Set接口继承自Collection接口，其主要特性是不允许重复元素。Set接口没有定义特定的元素顺序，但某些实现类（如TreeSet）会根据元素的自然排序或比较器来决定顺序。

核心方法

add(E element): 添加元素，如果集合中已存在该元素，则不会添加。
remove(Object o): 删除指定元素，如果存在。
contains(Object o): 判断集合是否包含指定元素。
isEmpty(): 判断集合是否为空。
size(): 获取集合中元素的数量。

二、HashSet介绍

HashSet是基于哈希表实现的Set接口实现，它没有元素顺序，添加元素速度快，但不保证元素的排列顺序。HashSet不允许元素重复，这意味着如果尝试添加已存在的元素，add方法将返回false。

特性

快速添加：通过哈希函数快速定位元素，添加效率高。
无序性：元素的顺序是不确定的，不保证添加时的顺序。
非线程安全：与ArrayList类似，HashSet在多线程环境下需额外同步控制。

三、常见问题与易错点

1. 元素比较规则

问题：元素对象未重写equals()和hashCode()，导致无法正确判断元素是否重复。示例：

public class User {
    private String name;

    // ...构造器、getter、setter等省略...
}

Set<User> users = new HashSet<>();
users.add(new User("Alice")); // Alice
users.add(new User("Alice")); // 不会认为是重复

避免：对于自定义对象，确保重写equals()和hashCode()方法，以便正确识别相等的实例。

2. 非唯一性

问题：元素的hashCode()方法返回相同值，即使equals()返回false，也可能导致元素被视为重复。示例：

public class User {
    private int id;

    // ...构造器、getter、setter等省略...
    @Override
    public int hashCode() {
        return id;
    }
}

Set<User> users = new HashSet<>();
users.add(new User(1)); // User1
users.add(new User(1)); // 不会认为是重复，因为id相同

避免：确保hashCode()方法能根据equals()的结果生成不同的哈希码。

3. 线程安全性

问题：在多线程环境中，多个线程同时修改HashSet可能导致数据不一致。示例：两个线程同时向HashSet添加元素。避免：使用线程安全的ConcurrentSkipListSet，或者在多线程环境下对HashSet进行同步控制。

四、代码示例

基本操作

Set<String> names = new HashSet<>();
names.add("Alice"); // true
names.add("Bob");   // true
names.add("Alice"); // false，因为已存在

if (names.contains("Bob")) {
    names.remove("Bob");
}

for (String name : names) {
    System.out.println(name);
}

自定义对象的HashSet

public class User {
    private String name;

    // ...构造器、getter、setter等省略...

    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) return true;
        if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;
        User user = (User) obj;
        return Objects.equals(name, user.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name);
    }
}

Set<User> users = new HashSet<>();
users.add(new User("Alice"));
users.add(new User("Alice")); // false，因为name相同，被视为重复