10 Java集合 - Set集合

10.1 Set集合

        Set接口继承Collection接口，没有提供额外的方法。Set集合不允许包含相同的元素，向Set集合添加已存在的元素时，add()方法返回false。

10.2 HashSet类

        HashSet按Hash算法存储集合中的元素，具有良好的性能。Hash会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值决定该对象在集合里的存储位置。即HashSet集合采用hash算法来决定元素的存储位置。

        HashSet中每个能存储元素的位置被称为“桶”。

    HashSet具有如下特点：

        - 元素的排列顺序与添加顺序不一定相同。

        - 不是线程同步的。

        - 集合元素可以是null。

    HashSet判断两个元素相等的标准：

        两个对象通过equals()方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等。

    HashSet重写equals和hashCode方法的规则：

        如果两个对象通过equals()方法比较返回true，这两个对象的hashCode()值也应该相同。

    注意：如果HashSet存储了可变类，对某一个元素的更改致使集合中出现两个相同的元素，未被修改的元素可以被删除，修改后的元素无法被删除。因为HashSet根据hashCode值找到存储位置，然后用equals判断相等。

10.3 LinkedHashSet类

        LinkedHashSet类是HashSet类的子类，根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，使用链表维护元素的添加次序。遍历LinkedHashSet集合里的元素时，LinkedHashSet会按照元素的添加顺序来访问集合里的元素。

10.4 TreeSet类

        TreeSet类是SortedSet接口的实现类，TreeSet集合内的元素处于有序状态。TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素。TreeSet中应添加同一种类型的对象。

    TreeSet集合新增如下方法：

        - Comparator comparator()：如果TreeSet使用的定制排序，此方法将返回使用的Comparator；若使用了自然排序，则返回null。

        - Object first()：返回集合中的第一个元素。

        - Object last()：返回集合中的最后一个元素。

        - Object lower(Object o)：小于o的最大元素，o不需要存在集合中。

        - Object higher(Object o)：大于o的最小元素，o不需要存在集合中。

        - SortedSet subSet(Object form, Object to)：返回form（包括）到to（不包括）之间的元素作为子集合。

        - SortedSet headSet(Object to)：返回小于to的元素作为子集合。

        - SortedSet tailSet(Object from)：返回大于或等于from的元素作为子集合。

    实现了Compable接口的常用类及比较方式：

        - BigDecimal和所有的数值型对应的包装类。

        - Character按UNICODE值进行比较。

        - Boolean按true大于false比较。

        - String按字符串中字符的UNICODE值进行比较。

        - Date、Time类，后面的日期时间比前面的大。

    自然排序：

        TreeSet会调用集合元素的compareTo(Object o)方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排序，即为自然排序。

        如果试图把一个对象添加到TreeSet时，该对象的类必须实现Comparable接口。如果对象的类未实现Comparable接口，那么在加入元素和取出元素时，程序将会抛出ClassCastException异常。

        注意：如果TreeSet集合存储了可变类，对某一个元素的更改致使集合中出现两个相同的元素，则未被修改的和修改以后的元素均不能被成功删除。只有删除其他未被修改的元素，并且TreeSet对元素重新索引之后，发生重复的元素才可以被删除。

    定制排序：

        创建TreeSet对象时传入一个Comparator实现类的对象，并且重写了int compare(T o1, T o2)方法。此时对象的类无须实现Comparable接口。

    TreeSet判断两个元素相等的标准：

        两个对象通过compareTo(Object o)方法比较返回0。

    TreeSet重写equals和compareTo方法的规则：

        如果两个对象通过equals方法比较返回true时，这两个对象通过compareTo方法比较应返回0。

10.5 EnumSet类

        EnumSet是专门为枚举设计的集合类，EnumSet中的所有元素必须为指定枚举类型的枚举值。EnumSet按枚举值在枚举类中的定义顺序对集合元素进行排序。

        EnumSet内部以位向量的形式进行存储。数据存储紧凑且高效，占用内存小，运行效率好。

        Enum集合不允许加入null元素。

    EnumSet类提供如下类方法来创建对象（未提供构造器）：

        - EnumSet allOf(Class enumType)：创建一个包含指定枚举类所有枚举值的集合。

        - EnumSet complementOf(EnumSet s)：创建一个EnumSet相对枚举类为补集的集合。

        - EnumSet copyOf(Collection c)：根据只包含相同枚举类枚举值的普通集合来创建。

        - EnumSet copyOf(EnumSet s)：根据EnumSet集合来创建，两个集合有相同的枚举值。

        - EnumSet noneOf(Class enumType)：创建一个类型为指定枚举类的空集合。

        - EnumSet of(E first/E... rest)：创建一个包含一个或多个枚举值的集合。

        - EnumSet range(E from, E to)：根据枚举类中form到to之间的枚举值创建集合，包含两边值。

10.6 各Set类的性能分析

        HashSet的性能总是比TreeSet好，只有当需要一个保持排序的Set是，才考虑使用TreeSet。 LinkedHashSet在插入删除时，性能比HashSet差，但遍历元素时却更快。EnumSet是所有集合中性能最好的，但是只能保存同一枚举类中的枚举值。

        HashSet、TreeSet、EnumSet都是线程不安全的。