JAVA HashSet和TreeSet 保证存入元素不会重复的操作

JAVA HashSet和TreeSet 保证存入元素不会重复的操作

Set是一种数据集合。它与List同样继承与Collection接口。

它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能进行功能上的扩充，只是比Collection接口更严格了。与List不同的是，Set中的元素是无无需的，并且都以某种规则保证存入的元素不会出现重复。

它的特点也就是：

1. 元素不会出现重复。

2. 元素是无序的。（存取无序）

3. 元素可以为空。

每种类型的Set所使用的避免元素重复的规则都是不同的，今天我们主要还是看HashSet和TreeSet：

第一种是HashSet：

HashSet

我们先来看看HashSet的构造器是怎么样的：

static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

private transient HashMap<E,Object> map;

// Dummy value to associate with an Object in the backing Map

private static final Object PRESENT = new Object();

/**

* Constructs a new, empty set; the backing HashMap instance has

* default initial capacity (16) and load factor (0.75).

*/

public HashSet() {

map = new HashMap<>();

}

令人惊讶的是HashSet的结构里实际上就包含了一个HashMap，而初始化HashSet就是给这个对象的Map赋值一个空HashMap对象。

再让我们来看一看插入操作：

public boolean add(E e) {

return map.put(e, PRESENT)==null;

}

add操作实际上是向map中插入了一条记录，是以我们所要存的元素为key，以一个空对象为value的记录。

到了这不实际上我们已经能明白，set里的元素是不可能重复的，因为我们对hashMap同一个key进行put，并不会生成新的记录，而是对上一条记录进行覆盖而已。但是hashMap是如何判断Key是否是同一个的呢？让我们来看以下代码

public class SetTest {

public class Obj {

public String name;

public Obj(String name) {

this.name=name;

}

}

public static void main(String[] args) {

Set strSet = new HashSet();

String str1 = new String("123");

String str2 = new String("123");

strSet.add(str1);

strSet.add(str2);

System.out.println(str1 == str2);

for(String str : strSet) {

System.out.println(str);

}

Set objset = new HashSet();

Obj o1 = new SetTest().new Obj("1");

Obj o2 = new SetTest().new Obj("1");

objSet.add(o1);

objSet.add(o2);

for(Obj str : objSet) {

System.out.println(str.name);

}

}

}

结果为：

false

123

1

1

那让我们继续看看，在put方法中java代码又干了什么呢？（汗，感觉我从Set讲到HashMap去了）

public V put(K key, V value) {

return putVal(hash(key), key, value, false, true);

}

在下一层的代码里，先对key本身进行了一个转化hash(key)，这个方法的源码是：

static final int hash(Object key) {

int h;

return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

}

判断key是否为空，如果为空就返回0，不然就对key值取hashCode并与h>>>16的值做异或操作，异或是一种位运算，在此就不做解释了。而>>>是一种位移操作， 在这个hash()方法里，实际上是生成了这个key值对应的hash值。这里做了什么计算，我准备放到另一篇博客里进行讨论，无论怎么样，我们都知道对hashmap put相同的key值，不会重复的，这个是由HashMap的机制由hashCode也就是Hash码解决的，关于HashMap的结构和具体方法，我会在另外一篇博客中单独列出。

TreeSet

当我们new 一个TreeSet的时候，实际上是创建了一个TreeMap，并将这个TreeMap赋值给了TreeSet对象的m.

/**

* The backing map.

*/

private transient NavigableMap m;

// Dummy value to associate with an Object in the backing Map

private static final Object PRESENT = new Object();

/**

* Constructs a set backed by the specified navigable map.

*/

TreeSet(NavigableMap m) {

this.m = m;

}

/**

* Constructs a new, empty tree set, sorted according to the

* natural ordering of its elements. All elements inserted into

* the set must implement the {@link Comparable} interface.

* Furthermore, all such elements must be mutually

* comparable: {@code e1.compareTo(e2)} must not throw a

* {@code ClassCastException} for any elements {@code e1} and

* {@code e2} in the set. If the user attempts to add an element

* to the set that violates this constraint (for example, the user

* attempts to add a string element to a set whose elements are

* integers), the {@code add} call will throw a

* {@code ClassCastException}.

*/

public TreeSet() {

this(new TreeMap()); // 将一个新生成的TreeMap空对象赋值给m，也就是上一方法

}

而用这个构造器定义的TreeMap是没有指定对比器的：

public TreeMap() {

comparator = null;

}

让我们来看一下TreeSet的add方法的全过程：

public boolean add(E e) {

return m.put(e, PRESENT)==null; // 如果返回值为空则表示我们插入了一个新的元素，如果返回值为非空，则表明我们插入的元素已经存在。

}

实际上也就是向TreeMap以你的要放入的元素为key， 空对象为value做一次put。

public V put(K key, V value) {

Entry t = root; // 定义t为根节点

if (t == null) { // 如果根节点为空

compare(key, key); // type (and possibly null) check // 对自身做对比，如果有对比器就用对比器的规则进行对比，如果没有，就用元素自身对比的规则进行对比。为0则相等。我觉得这波其实没有意义，就是一个空的对比。

root = new Entry<>(key, value, null); // 新建一个空的根节点

size = 1; // 设置大小为1

modCount++; //对0做+1

return null; // 返回空值，表示插入成功。

}

int cmp;

Entry parent;

// split comparator and comparable paths

Comparator super K> cpr = comparator; // 用本treeMap的对比器对cpr赋值

if (cpr != null) { // 如果定义的对比器不为空（在TreeSet里是为空的，我们之间说到过）

do {

parent = t;

cmp = cpr.compare(key, t.key);

if (cmp < 0)

t = t.left;

else if (cmp > 0)

t = t.right;

else

return t.setValue(value);

} while (t != null);

}

else { // 如果对比器为空（在这种情况下是为空的）

if (key == null) // 如果key为空就抛出错误

throw new NullPointerException();

@SuppressWarnings("unchecked")

Comparable super K> k = (Comparable super K>) key;// 生成可比较的对象Comparable

do {

parent = t; 将父节点（最初是根节点）赋值给parent

cmp = k.compareTo(t.key); //对我们要插入的key与根节点的keyj进行对比

http://if (cmp < 0) // 对比后值小于0，则表示我们插入的key小于根节点的key，就让父节点往左走，并循环直至命中

t = t.left;

else if (cmp > 0) // 对比后值大于0，则表示我们插入的key小于根节点的key，就让父节点往右走，并循环直至命中

t = t.right;

else //当命中，用我们的值替换原有的值一次保证不插入重复的key，并返回替换后的对象

returnkBozX t.setValue(value);

} while (t != null);

}

Entry e = new Entry<>(key, value, parent); // 如果没有在树中命中，则新生成一个树节点此时parent的父节点已经遍历到了某个叶子节点。

if (cmp < 0) // 如果你的这个值是小于叶子节点的，则插入左边，大于则插入右边

parent.left = e;

else

parent.right = e;

fixAfterInsertion(e); // 对整棵树做平衡修正

size++; // size值加1表示我们插入了一个值

modCount++; // modCount也加1

return null;

}

整个过程就是：

1. 先查看根节点是否存在，如果不存在就直接吧这个节点放在根节点上。

2. 如果根节点存在就依顺序向下查找，如果找到对应的节点，就把该节点的值替换。

3. 如果遍历到了叶子节点仍然没有命中，那么就向叶子节点插入一个子节点，小就在左边大就在右边。

因为TreeSet插入的值都是空对象，只有key是有效的，key又是相等就覆盖，所以不会重复

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