Set是一种没有重复元素的集合,它所有的方法都是直接继承自Collection接口,并且添加了一个对重复元素的限制.Set要求强化了equals和hashCode两个方法,以使Set集合可以对元素进行排序和对比.
Java 合集框架中的所有具体类都至少有两个构造方法
一个是创建空合集的无参构造方法, eg:TreeSet treeset = new TreeSet<>();
另一个是用某个合集来创建实例的构造方法。 eg:TreeSet treeset = new TreeSet<>(set1);
如果不需要维护元素被插入的顺序，使用 – > HashSet ,因为在散列集中插入和删除元素所花的时间比较少。
如果想元素保存顺序和插入顺序相关，使用LinkedHashSet 。
要强加一个不同的顺序(例如，升序或降序)，使用TreeSet 类。
（当需要一个排好序的集合时，可以从散列集创建一个树形集）
1、集合set的概念、散列码
1.1基本概念
可以使用集合的三个具体类 散列类 - HashSet 、链式散列类 - Li nkedHashSet、树形集 - TreeSet来创建集合
Set 接口扩展了Collection 接口，集合没有重复元素！！
1.2 散列码hashcode
集合中没有重复的对象，当添加一个新对象到集合时(put)，JVM如何判断是否有重复？？
此处需要了解HashCode的概念和作用了~~~
散列码是由对象导出的一个整数值。在Object中有一个hashCode方法来得到散列码。基本上，每一个对象都有一个默认的散列码，其值就是对象的内存地址。但也有一些对象的散列码不同，比如String对象，它的散列码是对内容的计算结果：
//String对象的散列码计算
String str=“hello”;
int hash=0;
for(int i=0;i<length();i++)
hash=31*hash+charAt(i);
2、子接口
Set中没有新添方法,而是在子接口SortedSet和NavigableSet中拓展了一些功能
| 修饰符和返回值 | 方法名 | 描述 |
|---|---|---|
| 端点操作 | ||
| E | first() | 返回当前集合第一个元素(低位),没有时抛出异常 |
| E | last() | 返回当前集合最后一个元素(高位),没有时抛出异常 |
| 视图选取 | ||
| SortedSet | subSet(E,E) | 返回指定两元素间元素组成的集合 |
| SortedSet | headSet(E) | 返回指定元素之前元素组成的集合,不包含指定元素 |
| SortedSet | tailSet(E) | 返回指定元素之后元素组成的集合,包含指定元素 |
| 排序器 | ||
| Comparator<? extend E> | comparator() | 返回排序器 |
SortedSet内的元素以自然排序方式维持升序排序,或者依照指定的排序器排序,SortedSet集合相比Set添加了以下对元素操作的方式
- 视图–允许从SortedSet截取并返回任意范围的元素视图
- 端点操作—可以直接获取集合头或尾的元素
- 排序器—返回用于排列元素的排序器
需要格外注意的是,SortedSet视图的端点指向的是存储元素的内存空间,而不是给定的端点元素,视图仅仅是一个查看原集合的窗口,因此任何对视图的操作都会影响原集合,反之亦然.SortedSet在选取视图的时候,需要给定视图的截取的端点,并且含头不含尾,如果想要一个闭区间,同时包含两端点,可以在尾端点后加”/0”(空白字符),这样按照自然排序,前面一个字符自然就是我们给定的尾端点元素.
NavigableSet接口继承自SortedSet,视图操作上相比SortedSet,NavigableSet不仅多了一个decendingSet()获取反相排序的集合,而且subSet,headSet,tailSet还多了一个boolean类型参数,这个参数决定返回集合视图中是否包含给定的元素.NavigableSet还有一系列的导航方法,可以更具给定对象在集合内向前或向后寻找满足条件的元素
3、实现
Set接口的实现分为通用实现和专用实现
1.通用实现
通用实现类主要有三个HashSet , LinkedHashSet 和 TreeSet .
HashSet通过哈希表存储元素,它是Set通用类中性能最好的一个,但不保证元素的排序.
TreeSet以红黑树结构存储数据,它的元素按一定规则排序,所以他的性能要比HashSet差许多.
LinkedHashSet在HashSet的基础上,增添了一个链表结构,来保证数据的按插入先后存储有序,因为需要维持一个链表,所以它的性能比HashSet稍微差一点,介于HashSet和TreeSet之间.
HashSet的性能开销在集合内元素数和集合容量上都是线性的，因此HashSet初始化太大会浪费空间和时间，太小的话，在扩容的时候数据结构的拷贝浪费很多时间，如果不指定初始化大小，集合容量默认是16。过去指定一个初始化大小有一定好处，但现在不再是这样了。HashSet还有一个被称为负载系数的调优参数，但一般都是使用默认值，如果不设定负载系数的话，我们最好将初始化大小定义为两倍我们需要的值，即使用不到这么多，一般也不是什么大问题。
2.专用实现
专用实现类主要有两个,EnumSet和CopyOnWriteArraySet.
EnumSet是一个高性能的枚举类型的Set实现类,其内部元素必须都是相同的枚举类型.
CopyOnWriteArraySet是一个支持COW(copy-on-write)机制的集合.CopyOnWriteArraySet对集合的任何修改操作如,add,remove,set时,都会先复制一份,所以在CopyOnWriteArraySet可以安全的并发进行迭代和元素插入删除操作,不需要同步锁,实现了读写分离,但是读操作不具备实时性.CopyOnWriteArraySet只适用集合频繁迭代但很少修改的情景.
4、HashSet 概念
没有按照元素的插入顺序排列 ( 要强加给它们一个顺序，就需要使用LinkedHashSet 类 )
允许包含值为null的元素，但最多只能一个。
HashSet是作为Map 的 key 而存在的,
而 value 是一个命名为PRESENT的static的Object对象，因为是一个类属性，所以只会有一个。
HashSet<String> names = new HashSet<String>();
name.add("xx");
当遍历打印name时，会发现打印出来的顺序和我们添加的不一样！！
当元素个数超过了容量与负载系数的乘积，容量就会向动翻倍
比较高的负载系数会降低空间开销，但是会增加查找时间。通常情况下，默认的负载系数是0.75 ，它是在时间开销和空间
开销上一个很好的权衡。
HashSet 作用：
为了提高查找效率！！！
HashSet 遍历
Collection 接口继承Iterable 接口， 因此集合中的元素是可遍历的，所有定义在Collection 中的方法都可以用在集合上。
Set 不提供get()来获取指定位置的元素
所以遍历需要用到迭代器，或者增强型for循环
//遍历Set可以采用迭代器iterator
for (Iterator<Integer> iterator = numbers.iterator(); iterator.hasNext();) {
Integer i = (Integer) iterator.next();
System.out.println(i);
}
//或者采用增强型for循环
for (Integer i : numbers) {
System.out.println(i);
}
hashCode方法必须与equals方法必须兼容
如果我们自己定义了一个类，想对这个类的大量对象组织成散列表结构便于查找。有一点一定要注意：就是hashCode方法必须与equals方法向兼容。
//hashCode与equals方法的兼容
public class Employee{
public int id;
public String name="";
//相同id对象具有相同散列码
public int hashCode(){
return id;
}
//equals必须比较id
public boolean equals(Employee x){
if(this.id==x.id) return true;
else return false;
}
}
为什么要这样，因为HashSet不允许相同元素(equals==ture)同时存在在结构中。假如employeeX(1111，“张三”)和employee(1111,“李四”)，而Employee.equals比较的是name。这样的话，employeeX和employeeY的equals不相等。它们会根据相同的散列码1111加入到同一个散列单元所指向的列表中。这种情况多了，链表的数据将很庞大，散列冲突将非常严重，查找效率会大幅度的降低。
5、LinkedHashSet
LinkedHashSet用一个链表实现来扩展HashSet 类，它支持对集合内的元素排序。
HashSet 中的元素是没有被排序的，而LinkedHashSet 中的元素可以按照它们插入集合的顺序提取。
如果不需要维护元素被插入的顺序，就应该使用HashSet ，它会比LinkedHashSet更加高效
LinkedHashSet 保持了元素插入时的顺序。要强加一个不同的顺序(例如，升序或降序)，可以使用TreeSet 类。
6、TreeSet
要强加一个不同的顺序(例如，升序或降序)，可以使用 treeSet 类。
SortedSet 是Set 的一个子接口，它可以确保集合中的元素是有序的。
first() 和 last() 返回集合中的第一个元素和最后一个元素
headSet(toElement) 和 tailSet(fromElement) 以分别返回集合中元素小于toElement 和大于或等于fromElement 的那一部分。
NavigableSet 扩展了SortedSet ， 并提供方法：
lower(e)、 返回小于一个给定元素的元素。如果没有这样的元素，方法就返回null
floor(e)、返回小于或等于一个给定元素的元素。如果没有这样的元素，方法就返回null
ceiling(e)和 返回大于或等于一个给定元素的元素。如果没有这样的元素，方法就返回null
higher(e) 返回大于一个给定元素的元素。如果没有这样的元素，方法就返回null
pollFirst() 删除和返回树的第一个元素。
pollLast() 删除和返回树的最后一个元素。
treeSet 实现了 SortedSet 接口。
Set<String> set1 = new HashSet<>(); //本例创建了一个由字符串填充的散列集，然后创建一个由相同字符串构成的树形集
set1.add("london");
set1.add("china");
set1.add("paris");
System.out.println(set1);
TreeSet<String> treeset = new TreeSet<>(set1);
System.out.println("Sorted tree set:" + treeset);
System.out.println("first():" + treeset.first());