java集合類源碼分析之Set詳解

發布時間：2020-10-11 11:44:24 來源：腳本之家閱讀：153 作者：Wilange 欄目：編程語言

Set集合與List一樣，都是繼承自Collection接口，常用的實現類有HashSet和TreeSet。值得注意的是，HashSet是通過HashMap來實現的而TreeSet是通過TreeMap來實現的，所以HashSet和TreeSet都沒有自己的數據結構，具體可以歸納如下：

•Set集合中的元素不能重復，即元素唯一

•HashSet按元素的哈希值存儲，所以是無序的，并且最多允許一個null對象

•TreeSet按元素的大小存儲，所以是有序的，并且不允許null對象

•Set集合沒有get方法，所以只能通過迭代器（Iterator）來遍歷元素，不能隨機訪問

1.HashSet

下面給出HashSet的部分源碼，以理解它的實現方式。

static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

 private transient HashMap<E,Object> map;

 // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
 private static final Object PRESENT = new Object();

觀察源碼，我們知道HashSet的數據是存儲在HashMap的實例對象map中的，并且對應于map中的key，而Object類型的引用PRESENT則是對應于map中的value的一個虛擬值，沒有實際意義。聯想到HashMap的一些特性：無序存儲、key值唯一等等，我們就可以很自然地理解Set集合元素不能重復以及HashSet無序存儲的特性了。

下面從源代碼的角度來理解HashSet的基本用法：

•構造器（四種）

1.HashSet() 空的構造器，初始化一個空的HashMap

2.HashSet(Collection<? extends E> c) 傳入一個子集c，用于初始化HashMap

3.HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 初始化一個空的HashMap，并指定初始容量和加載因子

4.HashSet(int initialCapacity) 初始化一個空的HashMap，并指定初始容量

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

 public HashSet(Collection<? extends E> c) {
  map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
  addAll(c);
 }

 public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
  map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
 }

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

•插入元素

1.add(E e) 插入指定元素（調用HashMap的put方法實現）

   Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
   hashSet.add("D");
   hashSet.add("B");
   hashSet.add("C");
   hashSet.add("A");

•查找元素

1.contains(Object o) 判斷集合中是否包含指定的元素（調用HashMap的containsKey方法實現）

  public boolean contains(Object o) {
   return map.containsKey(o);
  }

2.由于HashSet的實現類中沒有get方法，所以只能通過迭代器依次遍歷，而不能隨機訪問（調用HashMap中keySet的迭代器實現）

  public Iterator<E> iterator() {
   return map.keySet().iterator();
  }

應用示例：

Set<String> hashSet = new HashSet<String>();
  hashSet.add("D");
  hashSet.add("B");
  hashSet.add("C");
  hashSet.add("A");
  for (Iterator iterator = hashSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   String string = (String) iterator.next();
   System.out.print(string+" ");
  }//D A B C

•修改元素

由于HashMap中的key值不能修改，所以HashSet不能進行修改元素的操作

•刪除元素

1.remove(Object o) 刪除指定元素（調用HashMap中的remove方法實現，返回值為true或者false）

  public boolean remove(Object o) {
   return map.remove(o)==PRESENT;
  }

2.clear() 清空元素（調用HashMap中的clear方法實現，沒有返回值）

public void clear() {
   map.clear();
  }

2.TreeSet

TreeSet是SortedSet接口的唯一實現類。前面說過，TreeSet沒有自己的數據結構而是通過TreeMap實現的，所以TreeSet也是基于紅黑二叉樹的一種存儲結構，所以TreeSet不允許null對象，并且是有序存儲的（默認升序）。

private transient NavigableMap<E,Object> m;
 
// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();

上述源代碼中的NavigableMap是繼承自SrotedMap的一個接口，其實現類為TreeMap，因此TreeSet中的數據是通過TreeMap來存儲的，此處的PRESENT也是沒有實際意義的虛擬值。

下面從源代碼的角度來理解HashSet的基本用法：

•構造器（四種）

1.TreeSet() 空的構造器，初始化一個空的TreeMap，默認升序排列

2.TreeSet(Comparator<? super E> comparator) 傳入一個自定義的比較器，常常用于實現降序排列

3.TreeSet(Collection<? extends E> c) 傳入一個子集c，用于初始化TreeMap對象，默認升序

4.TreeSet(SortedSet<E> s) 傳入一個有序的子集s，用于初始化TreeMap對象，采用子集的比較器

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

 public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
  this(new TreeMap<>(comparator));
 }

 public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
  this();
  addAll(c);
 }

 public TreeSet(SortedSet<E> s) {
  this(s.comparator());
  addAll(s);
 }

應用示例

//自定義一個比較器，實現降序排列
  Set<Integer> treeSet = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() {

   @Override
   public int compare(Integer o1, Integer o2) {
//    return 0;  //默認升序
    return o2.compareTo(o1);//降序
   }
  });
  treeSet.add(200);
  treeSet.add(120);
  treeSet.add(150);
  treeSet.add(110);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  } //200 150 120 110

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  list.add(300);
  list.add(120);
  list.add(100);
  list.add(150);
  System.out.println(list); //[300, 120, 100, 150]
  
  //傳入一個子集，默認升序排列
  TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<Integer>(list);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//100 120 150 300

/*
   * 傳入一個有序的子集，采用子集的比較器
   *  注意子集的類型必須是SortedSet及其子類或者實現類，否則將采用默認的比較器
   *  所以此處subSet的類型也可以是TreeSet。
   */
  
  SortedSet<Integer> subSet = new TreeSet<Integer>(new Comparator<Integer>() {

   @Override
   public int compare(Integer o1, Integer o2) {
//    return 0;  //默認升序
    return o2.compareTo(o1);//降序
   }
  });
  subSet.add(200);
  subSet.add(120);
  subSet.add(150);
  subSet.add(110);
  for (Iterator iterator = subSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  } //200 150 120 110 
  
  System.out.println();
  Set<Integer> treeSet = new TreeSet<Integer>(subSet);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//200 150 120 110 
  
  System.out.println();
  treeSet.add(500);
  treeSet.add(100);
  treeSet.add(105);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//500 200 150 120 110 105 100

• 插入元素

1.add(E e) 插入指定的元素（調用TreeMap的put方法實現）

2.addAll(Collection<? extends E> c) 插入一個子集c

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  list.add(300);
  list.add(120);
  list.add(100);
  list.add(150);
  System.out.println(list); //[300, 120, 100, 150]
  
  Set<Integer> treeSet = new TreeSet<Integer>();
  
  //插入一個子集，默認升序
  treeSet.addAll(list);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//100 120 150 300

•查找元素

1.contains(Object o) 判斷集合中是否包含指定對象（調用TreeMap的containsKey方法實現）

2.與HashSet一樣，TreeSet的實現類中沒有get方法，所以只能通過迭代器依次遍歷，而不能隨機訪問（調用TreeMap中keySet的迭代器實現）。

•修改元素

TreeSet不能進行修改元素的操作，原因與HashSet一樣。

•刪除元素

1.remove(Object o) 刪除指定元素（調用TreeMap中的remove方法實現，返回true或者false）

  public boolean remove(Object o) {
   return m.remove(o)==PRESENT;
  }

2.clear() 清空元素（調用TreeMap中的clear方法實現，無返回值）

  public void clear() {
   m.clear();
  }

應用示例：

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
  list.add(300);
  list.add(120);
  list.add(100);
  list.add(150);
  System.out.println(list); //[300, 120, 100, 150]
  
  Set<Integer> treeSet = new TreeSet<Integer>();
  
  //插入一個子集，默認升序
  treeSet.addAll(list);
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//100 120 150 300 
  
  System.out.println(treeSet.remove(100));//true
  for (Iterator iterator = treeSet.iterator(); iterator.hasNext();) {
   Integer integer = (Integer) iterator.next();
   System.out.print(integer+" ");
  }//120 150 300 
  
  treeSet.clear();
  System.out.println(treeSet.size());//0

至此，HashSet和TreeSet的存儲結構及基本用法介紹完畢。

以上這篇java集合類源碼分析之Set詳解就是小編分享給大家的全部內容了，希望能給大家一個參考，也希望大家多多支持億速云。

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