集合详解—Set集合

Set接口

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法

Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败

Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法

Set接口的实现类之一：HashSet

HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。

HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。

HashSet 具有以下特点：

• 无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。
• 不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true，即：相同的元素只能添加一个。
• 集合元素可以是 null

HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。

对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

向HashSet中添加元素的过程：
    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
        如果此位置上其他有元素（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所在的类的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2
	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。
    其中jdk7和jdk8中添加的位置还有所不同
    	jdk7：头插法
    	jdk8：尾插法

重写hashCode()方法的基本原则

• 在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
• 当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode()方法的返回值也应相等。
• 对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

重写equals()方法的基本原则

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• 当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。
• 因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
• 结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

Set实现类之二：LinkedHashSet

• LinkedHashSet 是 HashSet 的子类

• LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向链表维护元素的次序，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。

• 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。

• LinkedHashSet 不允许集合元素重复。

Set实现类之三：TreeSet

TreeSet 是 SortedSet 接口的实现类，TreeSet 可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet底层使用红黑树结构存储数据，特点：有序，查询速度比List快

新增的方法如下：

• Comparator comparator()
• Object first()
• Object last()
• Object lower(Object e)
• Object higher(Object e)
• SortedSet subSet(fromElement, toElement)
• SortedSet headSet(toElement)
• SortedSet tailSet(fromElement)

TreeSet 两种排序方法：自然排序和定制排序。默认情况下，TreeSet 采用自然排序。

排序—Comparable

TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序(默认情况)排列

如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable接口。

• 实现 Comparable 的类必须实现 compareTo(Object obj) 方法，两个对象即通过compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

Comparable 的典型实现：

• BigDecimal、BigInteger 以及所有的数值型对应的包装类：按它们对应的数值大小
  进行比较
• Character：按字符的 unicode值来进行比较
• Boolean：true 对应的包装类实例大于 false 对应的包装类实例
• String：按字符串中字符的 unicode 值进行比较
• Date、Time：后边的时间、日期比前面的时间、日期大

向 TreeSet 中添加元素时，只有第一个元素无须比较compareTo()方法，后面添加的所有元素都会调用compareTo()方法进行比较。

因为只有相同类的两个实例才会比较大小，所以向 TreeSet 中添加的应该是同一个类的对象。

对于 TreeSet 集合而言，它判断两个对象是否相等的唯一标准是：两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法比较返回值。

当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 方法时，应保证该方法与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0。

排序—Comparator

TreeSet的自然排序要求元素所属的类实现Comparable接口，如果元素所属的类没有实现Comparable接口，或不希望按照升序(默认情况)的方式排列元素或希望按照其它属性大小进行排序，则考虑使用定制排序。定制排序，通过Comparator接口来实现。需要重写compare(T o1,T o2)方法。

利用int compare(T o1,T o2)方法，比较o1和o2的大小：如果方法返回正整数，则表示o1大于o2；如果返回0，表示相等；返回负整数，表示o1小于o2。

要实现定制排序，需要将实现Comparator接口的实例作为形参传递给TreeSet的构造器。

此时，仍然只能向TreeSet中添加类型相同的对象。否则发生ClassCastException异常。

使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过Comparator比较两个元素返回了0。