Java中的Set与Map

本文深入解析Java集合框架,包括Set接口特点、HashSet自动去重原理、Map接口概述及功能,探讨了不同集合类的特性和使用场景,如HashSet、HashMap,并提供了遍历集合的两种方法。同时,文章介绍了Collections工具类的多种实用方法,以及如何实现自定义对象的去重。

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Set接口的特点

  • 存入集合的顺序与取出集合的顺序有可能不一致
  • 没有索引
  • 存入集合的元素没有重复

HashSet存储自定义对象并遍历

public class TestForHashSet{
    public static void main(String[] args){
        HashSet<Student> hs = new HashSet<>();                      //创建HashSet集合
        Student s1 = new Student();
        Student s2 = new Student();
        Student s3 = new Student();
        Student s4 = new Student();
        Student s5 = new Student();                                 //创建学生类对象*5
        hs.add(s1);hs.add(s2);hs.add(s3);hs.add(s4);hs.add(s5);     //将学生对象存入集合中
        for(Student s:hs){
            System.out println(s);                                  //由于HashSet集合没有索引,所以此处用增强for循环来遍历
        }
    }
}

HashSet自动去重原理

  • add()方法的原理为:
    • HashSet添加元素时,会先拿着这个元素的HashCode值和已经添加的元素的HashCode值比较,如果都不相同,直接添加,如果有相同的,就让这个元素和HashCode值相同的那些元素依次比较(调用对象的equals方法)看是否相同,如果比较一遍都不同,则添加元素并返回true,如果比较式时发现有相同的,直接不添加,并返回false
  • 由于只是比较对象的HashCode和调用equals方法来确认对象是否重复,所以会出现无法实现预期中的去重效果的情况
  • 源码:
public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

实现HashSet存储自定义对象去重

  • 由于HashSet在存入元素时会自行进行一次判断来去除重复对象,因只需重写hashCodeequals方法重新定义对象相等的含义即可实现自定义对象去重

Collections工具类

  • 方法
    - int binarySearch(List list,E e)                   //二分法查找元素
    - void sort(List list)                              //排序  
    - void copy(List dest,List src                      //复制集合
    - void reverse(List list)                           //翻转集合
    - void shuffle(List list)                           //打乱集合
    - void swap(List list, int index1, int index2)      //调换集合中索引为index1和index2的元素的位置
    - void fill(List list, Object obj)                  //以元素obj填充list集合

Map接口的概述

  • Map中的集合被称为双列集合
  • 元素成对存在,每个元素由键与值两部分组成,通过键可以找到其所对应的值
  • Map中的集合不能包含重复的键,但是值可以重复(类似数学中函数的映射关系),每个键只能对应一个唯一的值

Map的功能概述

Map<K key, V value>                     //Map是一个接口,只能创建其已经实现了的子类对象

V put(K key,V value)                    //以键=值的方式存入Map集合,并将值返回
V get(Object key)                       //根据键值获取其所对应的值,如果Map集合中不存在该键值则返回null
int size()                              //返回Map中键值对的个数

boolean containsKey(Object key)         //判断Map集合中是否包含键值为key的键值对
boolean containsValue(Object value)     //判断Map集合中是否包含值为value的键值对
boolean isEmpty()                       //判断Map集合中是否没有任何键值对

void clear()                            //清空Map集合中所有的键值对
V remove(Object key)                    //根据键值删除Map中的键值对,并将键值对应的值返回

Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()          //将Map中的每个键值对封装到一个个的Entry对象中,再将所有的Entry对象存储到一个Set集合中并返回此Set集合
Set<K> keySet()                         //将Map中所有的键值封装到一个Set集合中并返回此Set集合
Collection<V> values()                  //将集合中所有的value的值的集合返回

Map的第一种遍历方式

  • 拿到所有的键值,再由键值去Map中集合获取其对应的值
Set<Key> keyset = map.keySet();
for(Key key:keyset){
    System.out.println(keyset+" = "+map.get(keyset);
}

Map的第二种遍历方式

  • 先获取所有的键值对对象,再通过键值对对象获取其中的键值和值
Set<Map.Entry<Key,Value>> entrys = map.entrySet();
for(Map.Entry<Key,Value> entry:entrys){
    Key key = entry.getKey();
    Value value = entry.getValue();
    System.out.println(key+" = "+value);
}

HashMap存储数据并遍历时的注意事项

  • 由于HashMap的左列为HashSet数据结构,当以对象作为键值时,因为HashSet的自动去重功能使用的是对象的哈希值和调用equals方法,所以也可能会出现左列键值“重复”的现象,此时可以重写对象的hashCode和equals方法来自定义对象“重复”的含义,达到键值不重复的“目的”

可变参数

  • 写一个方法时,当参数的个数不确定时,可以用可变参数来处理
  • 格式(以int类型的参数为例):
public void method(int...a){
    方法体;
}
  • Java可以把多个参数转换成数组
  • 可变参数的本身就是一个长度可变的数组
  • 注意事项:
    • 在可变参数之前可以增加参数,但可变参数必须是参数列表中的最后一个参数
    • 可变参数传入时的个数为0或任意多个

<think>好的,我现在需要回答用户关于JavaSetMap的区别及用法的问题。首先,我得回忆一下集合框架的基础知识。SetMap都是Java集合框架的一部分,但它们的用途和结构不同。 根据用户提供的引用内容,引用[1]提到Set、List和Map都是接口,Set的实现类有HashSet和TreeSet,而Map的实现类主要有HashMap和TreeMap。引用[3]也提到HashMap是非线程安全的,基于哈希表实现,需要正确实现hashCode()和equals()方法。这让我想到,SetMap在存储元素的方式上有本质区别:Set存储唯一元素,而Map存储键值对。 接下来,我需要明确两者的核心区别。Set是单一元素的集合,不允许重复;而Map是键值对的集合,键唯一,值可以重复。例如,HashSet基于HashMap实现,但只存储键,值统一为一个静态对象。这一点可能需要进一步验证,但根据之前的了解,HashSet内部确实使用了一个HashMap来存储元素,值部分是一个固定的对象,所以内存效率可能有所不同。 关于用途,用户可能想知道何时使用Set,何时使用Map。比如,当需要快速判断元素是否存在时,使用Set;而需要根据键检索值时,使用Map。引用[2]提到了LinkedHashMap维护插入顺序,TreeMap则保持键的排序,这对应到Set就是LinkedHashSet和TreeSet,同样维护顺序或排序。 需要注意的还有线程安全性问题,引用[3]指出HashMap非线程安全,而Set的实现类如HashSet同样不是线程安全的,如果需要在多线程环境下使用,需要考虑同步或使用ConcurrentHashMap等线程安全的集合类。 可能还需要比较两者的方法差异。Set有add(), remove(), contains()等方法,而Map有put(), get(), containsKey()等方法。此外,Map的entrySet()方法可以返回键值对的集合,这可能和Set的用途有交集,但本质上还是不同的结构。 应用场景方面,Set适合去重、集合运算(并集、交集等),而Map适合缓存、键值关联存储,比如数据库查询结果的缓存,用主键作为键,记录作为值。TreeSet和TreeMap适用于需要排序的场景,LinkedHashSet和LinkedHashMap保持插入顺序。 最后,要确保回答结构清晰,先讲区别,再讲用法,最后应用场景,并引用用户提供的参考资料。可能还需要生成相关问题,比如线程安全、性能比较、具体实现类的选择等。</think>### JavaSetMap的区别及其应用场景 #### **一、核心区别** 1. **数据结构** - **Set**:存储**唯一元素**的集合,不保存重复值。例如:$A = \{1,2,3\}$。 - **Map**:存储**键值对(Key-Value)** 的集合,键唯一,值可重复。例如:$K \rightarrow V$,如$\text{\{"id":1, "name":"Alice"\}}$[^1]。 2. **实现原理** - **Set**:底层通常基于**Map实现**(如`HashSet`内部使用`HashMap`存储键,值固定为占位对象)[^3]。 - **Map**:通过哈希表(如`HashMap`)或红黑树(如`TreeMap`)维护键的唯一性,支持高效查找[^2]。 3. **方法差异** - **Set**:提供`add()`, `contains()`, `remove()`等元素操作方法。 - **Map**:提供`put(key, value)`, `get(key)`, `keySet()`等键值关联方法。 --- #### **二、典型实现类对比** | **类型** | **Set实现类** | **Map实现类** | **特点** | |----------|---------------------|---------------------|-------------------------------------------------------------------------| | 哈希表 | `HashSet` | `HashMap` | 无序,基于哈希表实现,查询时间复杂度$O(1)$ | | 排序 | `TreeSet` | `TreeMap` | 按自然顺序或自定义比较器排序,时间复杂度$O(\log n)$ | | 插入顺序 | `LinkedHashSet` | `LinkedHashMap` | 保持插入顺序,适合需要顺序访问的场景 | --- #### **三、应用场景** 1. **Set的适用场景** - **去重**:例如过滤重复数据,如统计唯一IP地址。 - **集合运算**:求并集(`addAll`)、交集(`retainAll`)等操作。 - **快速存在性检查**:如黑名单校验(`contains()`时间复杂度$O(1)$)。 2. **Map的适用场景** - **键值映射**:如缓存数据(键为ID,值为对象),数据库查询结果存储。 - **分组统计**:按属性分组(如按城市统计用户数量)。 - **配置管理**:读取配置文件中的键值对(如`properties`)。 --- #### **四、代码示例** ```java // Set示例:去重 Set<String> uniqueNames = new HashSet<>(); uniqueNames.add("Alice"); uniqueNames.add("Bob"); uniqueNames.add("Alice"); // 自动去重 // Map示例:缓存用户信息 Map<Integer, User> userCache = new HashMap<>(); userCache.put(1, new User("Alice")); User user = userCache.get(1); // 通过键快速获取 ``` ---
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