11-5 Java集合---- Collection子接口之二： Set接口（1）概述 & HashSet & LinkedHashSet

11-5 Java集合---- Collection子接口之二： Set接口（1）

一、Set 接口概述
1.Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法
2.Set 集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个Set 集合中，则添加操作失败。
3.Set 判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals() 方法
4.框架见代码注释

二、Set：存储无序的、不可重复的数据
以HashSet为例说明：
1.无序性：不等于随机性。存储的数据在底层数组中并非按照数组索引的顺序添加，而是根据数据的哈希值决定的。
2.不可重复性：保证添加的元素按照equals()判断时，不能返回true.即：相同的元素只能添加一个。

三、添加元素的过程：以HashSet为例：
1.我们向HashSet中添加元素a,首先调用元素a所在类的hashCode()方法，计算元素a的哈希值，
2.此哈希值接着通过某种算法计算出在HashSet底层数组中的存放位置（即为：索引位置），判断数组此位置上是否已经有元素：
（1）如果此位置上没有其他元素，则元素a添加成功。 —>情况1
（2）如果此位置上有其他元素b(或以链表形式存在的多个元素），则比较元素a与元素b的hash值：
①如果hash值不相同，则元素a添加成功。—>情况2
②如果hash值相同，进而需要调用元素a所在类的equals()方法：

• equals()返回true,元素a添加失败；
• equals()返回false,则元素a添加成功。—>情况3

3.对于添加成功的情况2和情况3而言：元素a 与已经存在指定索引位置上数据以链表的方式存储。
（1）jdk 7 :元素a放到数组中，指向原来的元素。
（2）jdk 8 :原来的元素在数组中，指向元素a
-----》总结：七上八下，HashSet底层：数组+链表的结构。

四、Set实现类之一：HashSet
1.HashSet 是 Set 接口的典型实现，大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。
2.HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取、查找、删除性能。
3.HashSet 具有以下特点：
（1）不能保证元素的排列顺序
（2）HashSet 不是线程安全的
（3）集合元素可以是 null
4.HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。
5.对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。即：“相等的对象必须具有相等的散列码”。

五、重写
1.重写 hashCode() 方法的基本原则
（1）在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值。
（2）当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等。
（3）对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。

2.重写 equals() 方法的基本原则：以自定义的Customer类为例，何时需要重写equals()？
（1）当一个类有自己特有的“逻辑相等”概念,当改写equals()的时候，总是要改写hashCode()，根据一个类的equals方法（改写后），两个截然不同的实例有可能在逻辑上是相等的，但是，根据Object.hashCode()方法，它们仅仅是两个对象。
（2）因此，违反了“相等的对象必须具有相等的散列码”。
（3）结论：复写equals方法的时候一般都需要同时复写hashCode方法。通常参与计算hashCode的对象的属性也应该参与到equals()中进行计算。

3.Eclipse/IDEA工具里hashCode()的重写
以Eclipse/IDEA为例，在自定义类中可以调用工具自动重写equals和hashCode。
问题：为什么用Eclipse/IDEA复写hashCode方法，有31这个数字？
（1）选择系数的时候要选择尽量大的系数。因为如果计算出来的hash地址越大，所谓的“冲突”就越少，查找起来效率也会提高。（减少冲突）
（2）并且31只占用5bits,相乘造成数据溢出的概率较小。
（3）31可以 由i*31== (i<<5)-1来表示,现在很多虚拟机里面都有做相关优化。（提高算法效率）
（4）31是一个素数，素数作用就是如果我用一个数字来乘以这个素数，那么最终出来的结果只能被素数本身和被乘数还有1来整除！(减少冲突)

六、Set实现类之二：LinkedHashSet
1.LinkedHashSet 是 HashSet 的子类
2.LinkedHashSet 根据元素的 hashCode 值来决定元素的存储位置，但它同时使用双向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。
3.LinkedHashSet插入性能略低于 HashSet，但在迭代访问 Set 里的全部元素时有很好的性能。
4.LinkedHashSet 不允许集合元素重复
-------》LinkedHashSet作为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。
优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet

User类：

package java2;

public class User implements Comparable{
    private String name;
    private int age;

    public User() {
    }
    public User(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
    public int getAge() {
        return age;
    }
    public void setAge(int age) {
        this.age = age;
    }

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

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        System.out.println("User equals()....");
        if (this == o) return true;
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;

        User user = (User) o;

        if (age != user.age) return false;
        return name != null ? name.equals(user.name) : user.name == null;
    }

    @Override
    public int hashCode() { //return name.hashCode() + age;
        int result = name != null ? name.hashCode() : 0;
        result = 31 * result + age;
        return result;
    }

    //按照姓名从大到小排列,年龄从小到大排列
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
        if(o instanceof User){
            User user = (User)o;
//            return -this.name.compareTo(user.name);
            int compare = -this.name.compareTo(user.name);
            if(compare != 0){
                return compare;
            }else{
                return Integer.compare(this.age,user.age);
            }
        }else{
            throw new RuntimeException("输入的类型不匹配");
        }

    }
}

SetTest 代码：

package java2;

import org.junit.Test;

import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedHashSet;
import java.util.Set;

/**
 * 1. Set接口的框架：
 *
 * |----Collection接口：单列集合，用来存储一个一个的对象
 *          |----Set接口：存储无序的、不可重复的数据   -->高中讲的“集合”
 *              |----HashSet：作为Set接口的主要实现类；线程不安全的；可以存储null值
 *                  |----LinkedHashSet：作为HashSet的子类；遍历其内部数据时，可以按照添加的顺序遍历对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet.
 *              |----TreeSet：可以按照添加对象的指定属性，进行排序。
 *
 * （1）Set接口中没有额外定义新的方法，使用的都是Collection中声明过的方法。
 *
 * （2）要求：向Set(主要指：HashSet、LinkedHashSet)中添加的数据，其所在的类一定要重写hashCode()和equals()
 *     要求：重写的hashCode()和equals()尽可能保持一致性：相等的对象必须具有相等的散列码
 *      重写两个方法的小技巧：对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值。
 */
public class SetTest {

    @Test
    public void test1() {
        Set set = new HashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }

    //LinkedHashSet的使用
    //LinkedHashSet作为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。
    //优点：对于频繁的遍历操作，LinkedHashSet效率高于HashSet
    @Test
    public void test2() {
        Set set = new LinkedHashSet();
        set.add(456);
        set.add(123);
        set.add(123);
        set.add("AA");
        set.add("CC");
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(new User("Tom", 12));
        set.add(129);

        Iterator iterator = set.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

输出：

User equals()....
AA
CC
129
456
123
User{name='Tom', age=12}
User equals()....
456
123
AA
CC
User{name='Tom', age=12}
129