Java 基础(五)——集合源码解析 Set

Set 接口

前面我们学了 List 集合。我们知道 List 是一个有序的集合,可以根据元素的整数索引访问元素,并且允许重复。

今天我们一起来学习集合的第二大类型---Set 集合。Set 也是一个接口,继承自 Collection 接口。

定义:一个不包含重复元素的 Collection。什么叫重复元素?set 的定义是不包含满足 e1.equals(e2)的元素对 e1 和 e2,并且最多只包含一个 null 元素。

从图上我们可以看到,Set 接口并没有针对 Collection 做任何扩展,这里的接口方法我们就不再赘述了。

Set 的抽象实现类 AbstractSet

AbstractSet 和 AbstractList 一样,都继承自 AbstractCollection 类,并且实现了各自的行为接口,AbstractSet 实现的是 Set。

AbstractSet 就如下几个方法,我们来看一下。

  • AbstractSet()构造方法
  • equals 方法。Set 集合的 equals(e)只有当 e 是自身,或者是一个Collection 并且满足containsAll(e)才会返回 true
  • hashCode Set 集合的 hashCode 值是集合中所有非空元素的hashCode 累加和。
  • removeAll 操作 Iterator,实现了清空集合的操作。

可见 AbstractSet 类并没有什么特别的属性和能力,因此我们直接看具体实现类吧。

Set 的具体实现类

HashSet

我们来看看 Java API 中对 HashSet 的定义。

此类实现 Set 接口,由哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持。它不保证 Set 的迭代顺序;特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。 此实现不是同步的。

特么的,API 中两句话将 HashSet 的特性讲完了。

为了增加点篇幅,我再总结一下 HashSet 的特性吧

  • 无序:为什么是无序的?这个问题我不会答,因为并没有对 Set 里面的元素进行排序啊啊啊啊啊啊啊。List 里面的数据之所以有序是因为用了 数组\链表 这两种有序的数据结构。那么 HashSet 用的是什么数据结构呢? 上面说了 HashSet 是基于哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持。可能有些同学又会问了,HashMap 是什么数据结构,为什么无序?这个,我们下次分享的时候再说,同学们可以提前了解一下散列表(Java 中叫哈希表)。
  • 不能包含重复的元素:为什么不能?刚刚我们说了,由哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持的元素存储。我们都知道 HashMap 是键值对的形式存在的,并且一个键只能对应一个值。然后。。。我们还是来看看 HashSet 源码吧~ public boolean add(E var1) { return this.map.put(var1, PRESENT) == null; }

上面就是 HashSet 存储对象的方法,我们可以看到,HashSet 存储的对象都被作为 HashMap 的 K 值保存到了 HashMap 中。我们都知道 HashMap 不允许有重复的 K 值,所以,就保证了 HashSet 存储的唯一性。至于上面的 PRESENT ,我们完全不用 care,我就不告诉你 PRESENT 是什么东西,强迫症可以去源码里面看看 PRESENT 是什么。略略略~~

好了,HashSet 讲完了,基于 HashMap 的实现。HashMap 我们下次再一起学习~

对了,学 HashMap 一定要记得先去了解“散列表”。

TreeSet

来吧,看 API 定义。

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。

好吧,我知道了,TreeSet 相比 HashSet 的区别就是有序。

怎样实现的有序?刚刚 API 文档中说了呀,基于 TreeMap 的实现呀。

回过头来思考一下,HashSet 的存储实现,HashSet 的存储是把对象作为 K 值保存在 HashMap 中,且无序。则可得知 HashMap 的 K 值是无序的。

我们来看看 TreeMap 的 API 文档。

基于红黑树(Red-Black tree)的 NavigableMap 实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序,或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序,具体取决于使用的构造方法。

好像讲了一大堆看不懂的东西,什么红黑树什么 NavigableMap,都没听说过,有木有。不过没关系,我们的重点是这句话“该映射根据其键的自然顺序进行排序”,可以知道 TreeMap 的 K 值是有序的呀。

好了,找到根源了,其实 TreeMap 也没什么特点,红黑树是二叉树的一种优化,TreeMap后面在 Map 集合中也会单独讲。

好了,TreeSet 就介绍到这里吧。TreeSet 是基于 TreeMap 实现的有序 Set 集合,要实现 TreeSet 有序有两种方式:1.Comparable 接口使元素具有自然顺序。2.使用Comparator 比较器排序。

LinkedHashSet

我们来看名字推测一下 LinkedHashSet 的特征。

  • Linked:基于链表实现。链表有什么特点?有先后顺序呀~
  • HashSet:不允许元素重复的 Set 集合。

总结:对于存储有先后顺序的 HashSet。

好了,经过思考后,我们去看 API 文档验证一下我们的猜测。

具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。此实现与 HashSet 的不同之外在于,后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,即按照将元素插入到 set 中的顺序(插入顺序)进行迭代。

mmp,这个API 竟然说维护着运行于所有条目的双重链接列表,为什么不和前面一样,基于“LinkedHashMap 的双重链接表实现”~~~

LinkedHashMap

Map 接口的哈希表和链接列表实现,具有可预知的迭代顺序。此实现与 HashMap 的不同之处在于,后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序,该迭代顺序通常就是将键插入到映射中的顺序(插入顺序)。

没什么意思,都是基于 Map 做的实现。

对了,提一句,这里 LinkedHashSet 的有序和 TreeSet 的有序不是一个概念,LinkedHashSet 指插入的元素按照先后顺序,TreeSet 指插入的元素按照一定的比较顺序插入某个固定的位置。

有话说

其实我一直都在纠结是先学 Set还是先学 Map,毕竟 Set 中几个大类都是基于 Map 的实现,可能会有很多原理看不懂。后面想了想,我们的学习过程中,没必要(其实是很难)一开始就把所有的东西都弄懂,先把整个流程捋顺,再去一步一步研究每一个细节。带着问题去学习~~

本文分享自微信公众号 - Android机动车(JsAndroidClub)

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原始发表时间:2017-11-20

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