當我們需要對元素去重的時候,會使用Set集合,可選的Set集合有三個,分別是HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,這三個常用的Set集合有什么區別呢?底層實現原理是什么樣?這篇文章一起來深度剖析。
共同點這三個類都實現了Set接口,所以使用方式都是一樣的,使用add()方法添加元素,使用remove()刪除元素,使用contains()方法判斷元素是否存在,使用iterator()方法迭代遍歷元素,這三個類都可以去除重復元素。
特性
底層實現
圖片
下面詳細看一下這三個Set集合源碼的底層實現:
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { /** * 使用HashMap存儲數據 */ private transient HashMap<E, Object> map; /** * value的默認值 */ private static final Object PRESENT = new Object();}
可以看出HashSet實現了Set接口,內部采用HashMap存儲元素,利用了HashMap的key不能重復的特性,實現元素去重。而value使用默認值,是一個空對象,沒有任何作用,純粹占坑。
HashSet常用的構造方法有兩個,有參構造方法,可以指定初始容量和負載系數。
/** * 無參構造方法 */HashSet<Integer> hashSet1 = new HashSet<>();/** * 有參構造方法,指定初始容量和負載系數 */HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<>(16, 0.75f);
再看一下構造方式對應的源碼實現:
/** * 無參構造方法 */public HashSet() { map = new HashMap<>();}/** * 有參構造方法,指定初始容量和負載系數 */public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);}
HashSet的構造方式源碼也很簡單,都是利用的HashMap的構造方法實現。
再看一下HashSet常用方法源碼實現:
/** * 添加元素 */public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT) == null;}/** * 刪除元素 */public boolean remove(Object o) { return map.remove(o) == PRESENT;}/** * 判斷是否包含元素 */public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() { return map.keySet().iterator();}
HashSet方法源碼也很簡單,都是利用HashMap的方法實現邏輯。利用HashMap的key不能重復的特性,value使用默認值,contains()方法和iterator()方法也都是針對key進行操作。
LinkedHashSet繼承自HashSet,沒有任何私有的屬性。
public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}
LinkedHashSet常用的構造方法有三個,有參構造方法,可以指定初始容量和負載系數。
/** * 無參構造方法 */Set<Integer> linkedHashSet1 = new LinkedHashSet<>();/** * 有參構造方法,指定初始容量 */Set<Integer> linkedHashSet2 = new LinkedHashSet<>(16);/** * 有參構造方法,指定初始容量和負載系數 */Set<Integer> linkedHashSet3 = new LinkedHashSet<>(16, 0.75f);
再看一下構造方法的源碼實現:
/** * 無參構造方法 */public LinkedHashSet() { super(16, .75f, true);}/** * 有參構造方法,指定初始容量 */public LinkedHashSet() { super(16, .75f, true);}/** * 有參構造方法,指定初始容量和負載系數 */public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { super(initialCapacity, loadFactor, true);}
LinkedHashSet的構造方法使用的是父類HashSet的構造方法,而HashSet的構造方法使用的是LinkedHashMap的構造方法,設計的就是這么亂!
public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable { /** * HashSet的構造方法,底層使用的是LinkedHashMap,專門給LinkedHashSet使用 * * @param initialCapacity 初始容量 * @param loadFactor 負載系數 * @param dummy 這個字段沒啥用 */ HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }}
LinkedHashSet的其他方法也是使直接用的父類HashSet的方法,就不用看了。
LinkedHashSet額外實現了按照元素的插入順序或者訪問順序進行迭代的功能,是使用LinkedHashMap的實現,不了解LinkedHashMap的,可以看一下上篇文章對LinkedHashMap的源碼解析。
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable { /** * 用來存儲數據 */ private transient NavigableMap<E, Object> m; /** * value的默認值 */ private static final Object PRESENT = new Object();}
TreeSet內部使用NavigableMap存儲數據,而NavigableMap是TreeMap的父類,后面在初始化NavigableMap的時候,會用TreeMap進行替換。而value使用默認空對象,與HashSet類似。
TreeSet有兩個構造方法,有參構造方法,可以指定排序方式,默認是升序。
/** * 無參構造方法 */TreeSet<Integer> treeSet1 = new TreeSet<>();/** * 有參構造方法,傳入排序方式,默認升序,這里傳入倒序 */TreeSet<Integer> treeSet2 = new TreeSet<>(Collections.reverseOrder());
再看一下構造方法的源碼實現:
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) { this.m = m;}/** * 無參構造方法 */public TreeSet() { this(new TreeMap<E, Object>());}/** * 有參構造方法,傳入排序方式,默認升序,這里傳入倒序 */public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) { this(new TreeMap<>(comparator));}
TreeSet的構造方法內部是直接使用的TreeMap的構造方法,是基于TreeMap實現的。
/** * 添加元素 */public boolean add(E e) { return m.put(e, PRESENT) == null;}/** * 刪除元素 */public boolean remove(Object o) { return m.remove(o) == PRESENT;}/** * 判斷是否包含元素 */public boolean contains(Object o) { return m.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() { return m.navigableKeySet().iterator();}
TreeSet常用方法的底層實現都是使用的TreeMap的方法邏輯,就是這么偷懶。
TreeSet可以按元素大小順序排列的功能,也是使用TreeMap實現的,感興趣的可以看一下上篇文章講的TreeMap源碼。由于TreeSet可以元素大小排列,所以跟其他Set集合相比,增加了一些按照元素大小范圍查詢的方法。
其他方法列表:
作用 | 方法簽名 |
獲取第一個元素 | E first() |
獲取最后一個元素 | E last() |
獲取大于指定鍵的最小鍵 | E higher(E e) |
獲取小于指定鍵的最大元素 | E lower(E e) |
獲取大于等于指定鍵的最小鍵 | E ceiling(E e) |
獲取小于等于指定鍵的最大鍵 | E floor(E e) |
獲取并刪除第一個元素 | E pollFirst() |
獲取并刪除最后一個元素 | E pollLast() |
獲取前幾個元素(inclusive表示是否包含當前元素) | NavigableSetheadSet(E toElement, boolean inclusive) |
獲取后幾個元素(inclusive表示是否包含當前元素) | NavigableSettailSet(E fromElement, boolean inclusive) |
獲取其中一段元素集合(inclusive表示是否包含當前元素) | NavigableSetsubSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive) |
獲取其中一段元素集合(左開右開) | SortedSetsubSet(E fromElement, E toElement) |
獲取前幾個元素(不包含當前元素) | SortedSetheadSet(E toElement) |
獲取后幾個元素(不包含當前元素) | SortedSettailSet(E fromElement) |
HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,這三個常用的Set集合的共同點是都實現了Set接口,所以使用方式都是一樣的,使用add()方法添加元素,使用remove()刪除元素,使用contains()方法判斷元素是否存在,使用iterator()方法迭代遍歷元素,這三個類都可以去除重復元素。
不同點是:HashSet的關鍵特性:
LinkedHashSet的關鍵特性:
TreeSet的關鍵特性:
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