Java集合（七）LinkedHashSet

原创已于 2023-04-17 21:03:48 修改 · 2.1k 阅读

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于 2023-02-01 04:00:00 首次发布

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LinkedHashSet是HashSet的子类，它在添加元素时维护了一个双向链表，保证了元素的插入顺序。底层实现基于LinkedHashMap，结合数组和双向链表，提供高效的遍历性能。元素的添加会根据hashCode计算位置，并通过before和after属性形成链表，不允许添加重复元素。通过示例代码和源码分析，展示了LinkedHashSet如何确保插入和遍历顺序的一致性。

LinkedHashSet的全面说明：

（1）LinkedHashSet是HashSet的子类，在添加数据的同时，每个数据还维护了两个引用，记录此数据前一个数据和后一个数据。对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率要高于HashSet.

（2）LinkedHashSet底层是一个LinkedHashMap,底层维护了一个数组+双向链表

HashSet为数组+单向链表

（3）LinkedHashSet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，这使得元素看起来是以插入顺序保存的。

（4）LinkedHashSet不允许添重复元素。

我们进入源码进行查看：

public class LinkedHashSet<E>
    extends HashSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{

LinkedHashSet底层机制说明：

（1）在LinkedHashSet中维护了一个hash表和双向链表（LinkedHashSet有head（头）和tail（尾）)

(2)每一个结点有before和after属性，这样可以形成双向链表

（3）在添加一个元素时，先求hash值，在求索引，确定该元素在table的位置，然后将添加的元素加入到双向链表（如果已经存在，不添加【原则和hashset一样】）

tail.next=newElement //示意代码

newElement=tail

tail=newElement;

(4)这样的话，我们遍历LinkedHashSet也能确保插入顺序和遍历顺序一致。

我们设计的代码如下所示：

package com.rgf.set;

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        //分析一下LinkedHashSet的底层机制
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("AA"));
        set.add(456);
        set.add(456);
        set.add(new Customer("刘",1001));
        set.add(123);
        set.add("HSP");
        System.out.println("set="+set);
    }
}
class Customer{
    private String name;
    private int no;

    public Customer(String name, int no) {
        this.name = name;
        this.no = no;
    }
}

我们运行之后如下所示：

我们根据运行结果，我们发现：LinkedHashSet加入顺序和取出元素/数据的顺序一致

之后我们根据Debug来进行查看：

我们发现创建了table表初始化仍然为16个，同时底层发生了变化，table表的元素不再是原先的Node类型了，而是Entry这样子一个对象。添加第一次时，直接将数组table扩容到16，存放的结点类型是LinkedHashMap$Entry，table是HashMap$Node内部类数组的这样子一个类型，但是他里面存放的真实的元素是LinkedHashMap$Entry这种类型，他们之间有继承或者实现关系，Entry继承或者实现了Node。数组是HashMap$Node[],存放的元素/数据是LinkedHashMap$Entry

多态就是父类引用指向子类对象，多态数组就是存放的数据类型是数组类型的子类

我们来进行查看LinkedHashMap的源码来进行了解：

我们进入源码界面后，找到Structure,发现了entey方法：

//Entry是LinkedHashMap里面的静态内部类，继承了HashMap.Node
static class Entry<K,V> extends HashMap.Node<K,V> {
        Entry<K,V> before, after;
        Entry(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
            super(hash, key, value, next);
        }
    }

我们查看完源码后，继续进行查看：

我们进入HashMap源码：

我们找到Node类：

static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final int hash;
        final K key;
        V value;
        Node<K,V> next;

为静态内部类，底层源码才可以用HashMap.Node

我们添加元素的过程如下所示：

这样子即形成了一个双向链表。

我们还可以进行查看head和tail。

我们的代码如下所示：

package com.rgf.set;

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetSource {
    public static void main(String[] args) {
        //分析一下LinkedHashSet的底层机制
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new String("AA"));
        set.add(456);
        set.add(456);
        set.add(new Customer("刘",1001));
        set.add(new Customer("任",1002));
        set.add(123);
        set.add(new Customer("杨",1003));
        set.add("HSP");
        System.out.println("set="+set);
        //1.LinkedHashSet加入顺序和取出元素/数据的顺序一致
        //2.LinkedHashSet底层维护的是一个LinkedHashMap
        //3.LinkedHashSet 底层结构（数组+双向链表）
        //4.添加第一次时，直接将数组table扩容到16，存放的结点类型是LinkedHashMap$Entry
        //table是HashMap$Node内部类数组的这样子一个类型，但是他里面存放的真实的元素是LinkedHashMap$Entry这种类型
        //他们之间有继承或者实现关系，Entry继承或者实现了Node.
        //5.数组是HashMap$Node[],存放的元素/数据是LinkedHashMap$Entry，
        //继承关系是在内部类完成的

    }
}
class Customer{
    private String name;
    private int no;

    public Customer(String name, int no) {
        this.name = name;
        this.no = no;
    }
}

实例练习：

Car类（属性：name,price),如果name和price一样，则认为是相同元素，就不能添加。

我们设计的代码如下所示：

package com.rgf.set;

import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Objects;
import java.util.Set;

@SuppressWarnings({"all"})
public class LinkedHashSetExercise {
    public static void main(String[] args) {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(new Car("奥拓",1000));
        set.add(new Car("奥迪",30000));
        set.add(new Car("法拉利",10000000));
        set.add(new Car("奥迪",30000));
        set.add(new Car("保时捷",70000000));
        set.add(new Car("奥迪",30000));
        System.out.println("set="+set);
    }
}
class Car{
    private String name;
    private double price;

    public Car(String name, double price) {
        this.name = name;
        this.price = price;
    }
//重写equals方法和hashCode
    //当name和price相同时，就返回相同的hashCode值，equals返回t
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
        Car car = (Car) o;
        return Double.compare(car.price, price) == 0 && Objects.equals(name, car.name);
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(name, price);
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "\nCar{" +
                "name='" + name + '\'' +
                ", price=" + price +
                '}';
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }

    public double getPrice() {
        return price;
    }

    public void setPrice(double price) {
        this.price = price;
    }
}

运行界面如下所示：