Java小白一文讲清Java中集合相关的知识点（五）

news/2024/9/18 9:18:03/ 标签: java, 开发语言

Set接口和常用方法

基本介绍

  • 无序（添加和取出的顺序不一样），没有索引
  • 不允许重复元素，所以最多包含一个null
  • JDK API 中Set接口的实现类有：
java">    public static void main(String[] args) {//1.以set接口的实现类HashSet来讲解Set 接口的方法//2.set接口的实现类的对象（Set接口对象），不能存放重复的元素，可以添加一个null//3.set接口对象存放数据是无序的--即添加的顺序和取出的顺序不一致//4.注意：取出的顺序虽然不是添加的顺序，但是其是固定的，即放入和取出只会打乱一次，//  并不是说同样的一组数据，取得第二次和第三次顺序不一样；Set set = new HashSet();set.add("bingo!!");set.add("冲冲冲！！");set.add("kerwin");set.add("enjoy");set.add(true);set.add(null);set.add(null);System.out.println(set);//输出    [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]for (int i = 0; i < 5; i++) {System.out.println(set);}//输出结果如下/*** [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]* [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]* [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]* [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]* [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]* [null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, kerwin, true]*/}

常用方法

和List接口一样，Set接口也是Collection的子接口，因此，常用方法和Collecton接口一样

Set接口遍历方式（2种）

同Collection的遍历方式一样，因为Set接口是Collection接口的子接口

  • 可以使用迭代器
  • 增强for
  • 不能使用索引的方式来获取
java">@SuppressWarnings({"all"})
public class Journey {public static void main(String[] args) {Set set = new HashSet();set.add("bingo!!");set.add("冲冲冲！！");set.add("kerwin");set.add("enjoy");set.add(true);set.add(null);set.add(null);//遍历--使用迭代器System.out.println("================迭代器遍历===============");Iterator iterator = set.iterator();//此时要联想到迭代器的结构while (iterator.hasNext()) {//判断还有没有下个元素Object obj = iterator.next();System.out.println(obj);}//输出结果如下/*** null* bingo!!* 冲冲冲！！* enjoy* kerwin* true*///遍历--增强forSystem.out.println("=========增强for遍历===========");for (Object o : set){System.out.println("for->"+o);}//输出如下/*** for->null* for->bingo!!* for->冲冲冲！！* for->enjoy* for->kerwin* for->true*///set接口对象，不能通过索引来获取，所以无法用normal-for来循环获取}
}

HashSet的全面说明

  • HashSet实现了Set接口
  • HashSet实际上是HashMap 源码如下：
java">    public HashSet() {map = new HashMap<>();}
  • HashSet可以存放null值，但是只能有一个null
  • HashSet不保证元素是有序的，取决于Hash后，再确定索引的结果
  • 不能有重复元素/对象；
java">import java.util.*;@SuppressWarnings({"all"})
public class Journey {public static void main(String[] args) {Set hashSet = new HashSet();hashSet.add(true);hashSet.add(null);hashSet.add(null);System.out.println("存放了两个null,此时的hashSet为"+hashSet);//存放了两个null,此时的hashSet为[null, true]hashSet.add("bingo!!");hashSet.add("冲冲冲！！");hashSet.add("kerwin");hashSet.add("enjoy");System.out.println("不保证存入顺序和取出顺序一致哈");System.out.println("此时的hashset"+hashSet);//此时的hashset[null, bingo!!, 冲冲冲！！, enjoy, true, kerwin]//顺便一提，在执行add方法之后，会返回一个boolean值//如果添加成功，return true,else return falseSystem.out.println(hashSet.add("fulture"));//trueSystem.out.println(hashSet.add("kerwin"));//falsehashSet = new HashSet();//此时是重置了hashSet引用的指向，让其指向一个新的空HashSet对象System.out.println(hashSet);//[]hashSet.add("lucky");hashSet.add("lucky");//不能加进去hashSet.add(new Dog("star"));//能加进去hashSet.add(new Dog("star"));//能加进去System.out.println("此时的hashset="+hashSet);//此时的hashset=[lucky, star, star]//注意，此时的两个star是同名的不一样的两只狗哈，//再加深下理解，一道经典的面试题hashSet.add(new String("K"));//能加进去hashSet.add(new String("K"));//不能加进去//之后，看源码，分析，就可以知晓缘由了System.out.println(hashSet);//[lucky, star, star, K]   只有一个K}
}
@SuppressWarnings({"all"})
class Dog{//定义了一个Dog类private String name;public Dog(String name) {this.name = name;}@Overridepublic String toString() {return name;}
}

HashSet底层机制说明

说明：HashSet底层是HashMap，HashMap底层是数组+链表+红黑树

java">@SuppressWarnings({"all"})
public class Journey {public static void main(String[] args) {//模拟一个HashSet的底层（HashMap的底层结构）//1.创建一个数组，数组的类型是Node[]//2.有些人，直接把Node[] 数组称为表Node[] table = new Node[16];System.out.println("table = "+table);//3.创建结点Node john = new Node("john", null);table[2]= john;Node jack = new Node("jack",null);john.next = jack;//将jack结点挂载到john 上Node rose = new Node("Rose",null);jack.next = rose;//将rose结点挂载到jack上Node lucy = new Node("lucy", null);table[3] = lucy;System.out.println(table);}
}
class Node{//结点，存储数据，可以指向下一个结点，从而形成链表Object item;//存放数据Node next;//指向下一个结点public Node(Object item, Node next) {this.item = item;this.next = next;}
}

此时的table内部结构如图所示

在这里插入图片描述

HashSet扩容机制剖析

  • HashSet底层是HashMap
  • 添加一个元素时，先得到hash值，会转化成索引值
  • 找到存储数据表table,看这个索引位置是否已经存放了元素，如果没有，直接加入，如果有，则调用equals比较【这个equals程序员是可以自己重写的】，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则添加到最后；
    • 比如经过hash函数，kerwin字符串放到了2号索引处，再添加一个kerwin字符串，经过hash函数计算，还是会映射到2号索引处，那么此时调用equals比较，得出相同，则放弃添加，反之，第二次如果加的是个luck的字符串，同样被映射到了2号索引处，那么，此时再比较，发现不一样，则会将luck挂载到kerwin字符串的后面；
  • 在Java8中，如果一条链表的元素个数超过TREEIFY_THRESHOLD(默认是8)，并且table的大小>=MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认64)，就会进行树化（红黑树）
java">//以下剖析加进去一个元素“java”的整个流程public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add("java");hashSet.add("php");hashSet.add("java");System.out.println("set=" + hashSet);//set=[java, php]}
//对HashSet的add方法的源码剖析，先加第一个字符串java//先进入add方法内部，发现，执行put方法，继续进去public boolean add(E e) {//E 是泛型，之后会讲的//此中的key始终是随着你数据的添加再变化的，比如第一个事Java，第二个是phpreturn map.put(e, PRESENT)==null;   //PRESENT=(static) new Object(); 是可共享的哈//最后最后看//返回了个null,则二者一对比，返回true,说明可以塞元素进去，反之，如果不是null,则false//说明你添加的这个元素已经存在了  整个流程看完，java才加进去}//这是深挖PRESENT源码发现其是一个新创建的Object对象  作为valueprivate static final Object PRESENT = new Object();//进入put方法，发现其会先调用hash(),进去，之后再看下putVal方法
//	此中的value是add方法中创建，初始化的一个带有final static 的对象
//	其起初没有什么意义，用来占位，就是先统一在HashSet的value部分用这个PRESENT
//	来占位，即不管add多少次，key变化，但value始终是这个PRESENTpublic V put(K key, V value) {//此时key="java" value=PRESENTreturn putVal(hash(key), key, value, false, true);//这句最后也返回null给add()}//进入hash()方法内部，可以看到它是怎么hash的//key不为空，则先得到key的hash值h，然后将其算术右移16位;//这样做的目的是为了让不同的key尽量得到不同的哈希值，避免哈希碰撞//hash值不是hashCode哈，是hashCode经过处理后的
//	 通过hash(key),我们就得到了hash值，但其不等价于hashCode
//	 还需要经过h= key.hashCode()^(h>>>16) 经过hashCode,再按位异或，将h算术右移16位
/**
假设 key.hashCode() 返回 -1299402055。
h >>> 16 是将 h 无符号右移 16 位。
计算结果为：49950。
计算按位异或 h ^ (h >>> 16)：
-1299402055 ^ 49950 = -1299451681
返回结果：
hashValue = -1299451681
*/static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}//接下来就到了源码的核心部分putVal了//final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {//先定义一些辅助变量Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;//if语句表示如果当前table是null,或者大小=0，则说明是第一次扩容，到16if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)//table 就是hashMap的一个数组，类型是Node[],起初为null,于是进入resize()//将resize()的结果交给tab,然后取长度length,赋给n//可以往下跳着看resize()实现,其最后就会返回一个16n = (tab = resize()).length;//(1)这个if是根据你上面的key接下来计算其对应的hash值进而来计算该key应该存放在//	 table表的哪一个索引位置，并把这个位置的对象，赋给辅助变量p//(2)判断p是否为null//	2.1如果p 为null,表示还没有存放过元素，就创建一个Node,把key,value一起//	   放进去，key是你当前存放的哪个元素，value就是之前提到的PRESENT//		Node(key="java", value=PRESENT)//  2.2然后就放到该位置tab[i]   = newNode(hash, key, value, null);//此时返回去，查看变量tab空间情况，就会发现已经有个位置被放进去了元素"java"//可以看到其hash值比如3254803，其value {Object@550},还有next为nullif ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//底下这个分支就不会进去了else {Node<K,V> e; K k;if (p.hash == hash &&((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))e = p;else if (p instanceof TreeNode)e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {for (int binCount = 0; ; ++binCount) {if ((e = p.next) == null) {p.next = newNode(hash, key, value, null);if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1sttreeifyBin(tab, hash);break;}if (e.hash == hash &&((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))break;p = e;}}if (e != null) { // existing mapping for keyV oldValue = e.value;if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)e.value = value;afterNodeAccess(e);return oldValue;}}//修改次数++++modCount;//判断当前大小是否超过12，if yes //再进入resize扩容，此时只加了一个元素，不用扩容if (++size > threshold)resize();//底下这个方法是hashMap留给它的子类，eg LinkedHashMap去实现，再做些其他动作的//而对于HashMap而言，其就是个空方法，原因在于让子类去重新实现它，比如形成个有序链表啊，//挂在一个双向链表啊啥的 而设置的，对于HashMap，这个方法可以忽略afterNodeInsertion(evict);//接下来就返回个null，代表成功了，返回给put方法，其也返回个null//如果不返回null,则return 其旧的值oldValue，可以往上瞅瞅return null;}//进入resize(),final Node<K,V>[] resize() {Node<K,V>[] oldTab = table;//把起初的table赋给了oldTab//起初为null,所以oldCap为0，然后往下走，进入if-else的第三个分支//使得newCap为默认的初始化容量int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;int oldThr = threshold;int newCap, newThr = 0;if (oldCap > 0) {if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {threshold = Integer.MAX_VALUE;return oldTab;}else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)newThr = oldThr << 1; // double threshold}else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in thresholdnewCap = oldThr;else {               // zero initial threshold signifies using defaults//第一次是跳到了这儿，在这儿深挖下DEFAULT_INITIAL_CAPACITY/**将1左移4位，也就是连乘以4个2，即16static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16*/newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;//初始化了容量为16后，接下来又计算了一个临界值threshold（阈值）//这里的临界值就是放元素到了什么程度会考虑扩容的一条划定线//假设有16个空间，但hashSet是个未雨绸缪的人，它在容量到了75%时就会扩容//即当放的元素到了16*0.75=12个时，它就扩容了//它担心，余下的4个万一放不下之后万一一次性放进来的多个元素造成阻塞，so do it//就是一个教室，50个座位，已经陆陆续续报到了45个人，那么班主任就会赶紧扩容//二者的本质有点相似newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);}if (newThr == 0) {float ft = (float)newCap * loadFactor;newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?(int)ft : Integer.MAX_VALUE);}threshold = newThr;@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})//底下这句话是关键，执行完后，newTab就有了16个空间Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];//newCap=16//接下来就把newTab赋给了tabletable = newTab;if (oldTab != null) {for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {Node<K,V> e;if ((e = oldTab[j]) != null) {oldTab[j] = null;if (e.next == null)newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;else if (e instanceof TreeNode)((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);else { // preserve orderNode<K,V> loHead = null, loTail = null;Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;Node<K,V> next;do {next = e.next;if ((e.hash & oldCap) == 0) {if (loTail == null)loHead = e;elseloTail.next = e;loTail = e;}else {if (hiTail == null)hiHead = e;elsehiTail.next = e;hiTail = e;}} while ((e = next) != null);if (loTail != null) {loTail.next = null;newTab[j] = loHead;}if (hiTail != null) {hiTail.next = null;newTab[j + oldCap] = hiHead;}}}}}//最后把newTab给返回，使得n=16return newTab;}

java_453">附上此时数组中加进去了第一个元素"java"字符串后的空间情况

在这里插入图片描述

javaphpjava_456"># 接下来，已经加进去了第一个元素“java”的基础上，下一篇文章接着剖析，加进去第二个元素“php”和第三个元素“java”的整个流程，更加复杂，挺住哈！！！


http://www.ppmy.cn/news/1525138.html

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