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郎哥编程

Collection的Set接口实现与HashSet类

2018-04-13 999

Set接口是Collection的子接口。Set接口存放的元素是无序的且不包含重复的元素,类似于数学概念的集合,集合中不允许有重复元素。Set接口有三个常用的实现类,分别是HashSet、LinkedHashSet、TreeSet,本节主要介绍HashSet实现类。

HashSet是Set接口实现类之一,使用较为广泛,它不保存元素的加入顺序,并且不允许存储重复的元素。也就是当容器中已经存储一个相同的元素时,无法再添加一个完全相同的元素。

下面先通过一个应用实例对HashSet的用法有个具体了解。

package com.milihua.hashsettest;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
public class HashSetTest {
    public static void main(String[] args) {  
        HashSet<String> set = new HashSet<String>();  
        set.add("a");  
        set.add("b");  
        set.add("c");  
        set.add("d");  
        set.add("e");  
        Iterator<String> iter = set.iterator();  
        while(iter.hasNext()){  
            String value = (String)iter.next();  
            System.out.println(value);  
        }  
    }  
}

例子代码声明并实例化了一个HashSet对象,HashSet存储的元素是String对象,然后通过HashSet的add方法添加String对象,最后通过Iterator迭代器遍历HashSet集合。

运行上述程序,在控制台上显示效果如下图所示:

                             

a80009.png

              

图 14-3 HashSetTest输出结果

从上图可以看出,HashSet添加的顺序与迭代显示的结果顺序并不一致,这也验证了HashSet存储元素的无序特征。有的同学可能会问,前面学过的数组、上节中例子代码的ArrayList都与加入元素的顺序相关,为什么HashSet与加入的元素顺序无关了呢?

其实,HashSet类是根据元素的哈希码进行存储的,HashSet根据每个存储对象的哈希码值(调用hashCode方法获得),用固定的算法算出它的存储索引,把存储对象存放在一个叫做散列表的相应位置中,如果对应的位置没有其它元素,就只需要直接存入;如果该位置已经有元素了,就会将新对象跟该位置的所有对象进行比较(调用equals()方法),以查看容器中是否已经存在该对象,若不存在,就存放该对象,若已经存在,就直接使用该对象。

a89000.png

图 14-4 HashSet存储结构

HashSet的存储结构是个链表数组,每一个数组元素就是一个链表,类似这种数据结构称为散列表。上图中左边是数组,用于存储元素,该存储元素对应的数组下标是调用hashCode方法返回的存储元素的哈希码。当后加入元素的哈希码与已经加入的元素哈希码相同时,HashSet就会创建一个链表,将相同哈希码的元素存入一个链表,并将该链表的头指针存储到哈希码对应的数组元素中。

前面的示例只是添加了String对象,如果要添加一个自定义的对象,又该如何呢?

用HashSet存储自定义对象的示例应用。

package hasesetexample;
import java.util.HashSet;
public class RemoveDuplicateObj {
    static class Test {
        private String name;
        private Integer age;
 
        public String getName() {
            return name;
        }
 
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
 
        public Integer getAge() {
            return age;
        }
 
        public void setAge(Integer age) {
            this.age = age;
        }
 
        // 重写equal
        @Override
        public boolean equals(Object var1) {
            if (!(var1 instanceof Test)) {
                return false;
            }
            Test testVal1 = (Test) var1;
            if (testVal1.name == null) {
                return false;
            }
            return this.name == testVal1.getName();
        }
 
        // 重写hashCode
        @Override
        public int hashCode() {
            return this.name.hashCode();
        }
 
        // 重写toString,为打印方便
        @Override
        public String toString() {
            return "{" + this.name + "," + this.getAge() + "}";
        }
 
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        // 测试数据
        Test test1 = new Test();
        test1.setName("小明");
        test1.setAge(10);
        Test test2 = new Test();
        test2.setName("小红");
        test2.setAge(20);
        Test test3 = new Test();
        test3.setName("小明");
        test3.setAge(30);
 
        // 测试代码
        HashSet<Test> testSet = new HashSet<Test>();
        testSet.add(test1);
        testSet.add(test2);
        testSet.add(test3);
 
        System.out.println(testSet.size());
        System.out.println(testSet.toString());
    }
 
}

因为Set集合中不能加入重复的元素,所以对于自定义类,需要提供判断怎样才算重复元素的方法。在例子代码中,hashCode()和equals()方法即是用来判断RemoveDuplicateObj对象是否为重复对象的标准方法。

equals()方法用来比较两个对象是否为相等的对象。在自己实现的equals()方法中,用相关的条件来进行比较。例如对于RemoveDuplicateObj类,这里用name属性进行比较,name属性相同的为相等对象。

hashCode()方法是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的,两个对象的hashCode相同,并不一定表示两个对象就相同,只能够说明这两个对象在散列存储结构中,存储在在同一个链表中。Java初学者可以这样理解,hashCode()方法实际上返回的就是对象存储的物理地址(实际可能并不是,而是一个与对象相关的值)。 当集合要添加新的元素时,先调用这个元素的hashCode方法,就一下子能定位到它应该放置的物理位置上。

■ 知识点拨

Set实现类取对象时根据对象和哈希吗值计算出该对象的存储索引,在散列表相应位置上的元素间进行少量的比较操作就可以找到。Set接口存、取、删对象都有很高的效率。


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