3.2.6 Set接口及其实现类

Set接口及其实现类

基本

无序（添加和取出的顺序不一样），没有索引
不允许有重复的元素
常用方法和Collection的子接口相同
- 遍历的方式和Collection 相同
- 可以使用iterator和增强for 但是不能使用索引的方式来获取
补充第一点：取出的顺序不是添加的顺序，但是取出后顺序固定

Set接口实现类-HashSet

(1)HashSet基础说明：

HashSet实现了Set接口

HashSet实际上是基于HashMap实现的

public HashSet（）{map = new HashMap<>();
}

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，在确定索引的结果
不能有重复的元素 / 对象

(2)HashSet底层机制说明：

HashSet底层是HashMap ；HashMap的底层是（数组+链表+红黑树）
-------> 用一段代码来模拟一下 (数组+链表)

/*** 模拟一个HashSet底层（一个HashMap结构）*/
public class HashSetMode {public static void main(String[] args) {// 创建一个数组  数组类型是Node[]Node01[] table = new Node01[16];// 创建一个 join的节点Node01 join = new Node01("join", null);// 将join作为第一个节点放入 第二个数组内table[1] = join;// 将 节点 mark 悬挂在join后 形成链表Node01 mark = new Node01("mark", null);join.next = mark;for (Object o :table) {System.out.println(o);}}
}class Node01{Object item;  // 存放内容Node01 next;   // 指向下一个节点public Node01(Object item, Node01 next) {this.item = item;this.next = next;}@Overridepublic String toString() {return "Node01{" +"item=" + item +", next=" + next +'}';}
}

null
Node01{item=join, next=Node01{item=mark, next=null}}
null
null
.
.
.

(3)分析HashSet的添加元素底层是如何实现的（hash() + equals()）

结论：

HashSet底层是HashMap
添加一个元素时，先得到hash值 -会转成 -> 索引值
找到存储数据表table，看这个索引位置是否已经存放元素
如果没有，直接加入
如果有，调用equals比较，如果相同，就放弃添加，如果不相同，则悬挂到后面
java8中，如果链表元素个数超过TREE_THRESHOLD(默认为8)，并且table的大小 >= MIN_TREELFY-CAPACITY(默认为64)，就进行树化（红黑树）

debug 测试代码

public static void main(String[] args) {HashSet hashSet = new HashSet();hashSet.add("java");hashSet.add("php");hashSet.add("java");System.out.println(hashSet);}

执行 HashSet

 public HashSet() {map = new HashMap<>();}

执行add() 方法

public boolean add(E e) {   // e: "java"return map.put(e, PRESENT)==null;  // e: "java"  map: "{}"}
// 这里的 PRESENT 来自HashSet的 Static final 类型的一个对象，作用是占位，为了HashSet能够使用HashMap

追进执行put()方法

 public V put(K key, V value) {  // key:"java"   value = PRESENT 不变return putVal(hash(key), key, value, false, true);}

追进看hash(key) ，是按照这个算法得到key对应的hash值

 static final int hash(Object key) {int h;return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);}

返回追进 putVal()

这里的 table 是HashMap的一个属性，是一个Node数组
第一次执行add 的情况

  final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;// 1.table = null 执行进入 ；if语句表示 如果当前的table为 null 或者大小为 0，就第一次扩容大小为16if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)  n = (tab = resize()).length; //  resize 缓冲扩容机制 n: 16// 2.根据key得到的hash值，去计算该key应该存放到table表的哪个索引位置，并把这个位置的对象赋给p
// 3. 判断p是否为null = 判断对应table索引位置有没有存放元素
// 3. 如果p为null，表示还未放入元素，就创建一个Node(key，value)if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)    // i: 3tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // key:"java"  value:PRESENTelse {Node<K,V> e; K k;if (p.hash == hash &&  // p指向的是当前索引位置对应的最后一个元素；判断与预添加的key的hash是否相同((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) // 同一个对象或内容相同e = p;// 判断p 是不是红黑树
// 如果是红黑树 就调用 putTreeVal()；进行添加else if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);else {// 如果对应索引的table 已经形成了一个链表；就用这个for循环去判断
// 依次和链表的每一个元素比较，如果都不相同，直接悬挂到最后面，否则 breakfor (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);    // 当前链表如果到达8 就进行树化；treeifyBin()内要求table>= 64 才会树化，不然只会先扩容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;}}++modCount;if (++size > threshold)  // * 这里的size 增加的条件： 只要成功加入了一个节点 不管是加入table内还是Node内都满足条件，从而触发扩容resize();  // 扩容afterNodeInsertion(evict);return null;}

// resize()方法 第一次进入的处理  标示上面的 第二步
// 扩容机制： 0.75 x 16 = 12
// 当使用12个空间的时候，就开始缓存=此时开始扩容，不等到16个空间全部使用完再扩容else {               // zero initial threshold signifies using defaultsnewCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
// DEFAULT_LOAD_FACTOR(加载因子) =0.75  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 >> 4 =16}

LinkedHashSet

为HashSet的一个子类
底层是 LinkedHashMap，底层维护的是一个（数组table+双向链表）
根据元素的Hashcode值，来决定元素的存储位置。同时使用链表维护元素的次序，使得元素的输出与插入次序一致。(加入次序和取出次序一致)
不允许添加重复的元素

补充说明：
1. 在LinkedHashSet 中维护了一个hash表和一个双向链表（LinkedHashSet有 head 和 tail）
2. 每个节点有pre 和 next 属性，这样形成一个双向链表
3. 在添加一个元素时，先求hash值，再求索引。确定该元素再hashtable的位置，然后将添加的元素添加到双向链表(如果已经存在不添加，原则和hashSet一样)
4. 这样就实现了遍历LinkedHashSet时，插入顺序和输出顺序一致
扩容机制：

添加第一次时，直接将table数组扩容到 16 ，存放的节点类型是 LinkedHash E n t r y , 数组是 H a s h M a p Entry ,数组是 HashMap Entry,数组是HashMapNode[]

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