1. 實現原理
TreeSet
是一個有序的集合(底層使用的是二叉樹),它的作用是提供有序的Set集合。它集成了AbstractSet抽象類,實現了NavigableSet<E>
、Cloneable
、java.io.Serializable
接口。TreeSet
是基於TreeMap實現的,TreeSet的元素支持2種排序方式:
自然排序:使用自然排序的元素需要實現Compareable接口,複寫
CompareTo(Object obj)
方法比較元素之間的大小關係,然後將元素按照升序排列。(默認排序方式)定製排序:當元素自身不具備比較性時,或者具備的比較性不是所需要的,這時就要讓集合自身具有比較性。在初始化時,實現comparator接口,複寫compare方法,在創建TreeSet集合對象時,提供一個一個Comparator對象。
2. 源碼分析
2.1 構造方法
private transient HashMap<E,Object> map;
// 默認構造器
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
// 將傳入的集合添加到HashSet的構造器
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
addAll(c);
}
// 明確初始容量和裝載因子的構造器
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
// 僅明確初始容量的構造器(裝載因子默認0.75)
public HashSet(int initialCapacity) {
map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
通過以上構造方法源碼可以看出,TreeSet的底層使用的是HashMap。
HashMap的數據存儲是通過數組+鏈表/紅黑樹實現的,存儲大概流程是通過hash函數計算在數組中存儲的位置,如果該位置已經有值了,判斷key是否相同,相同則覆蓋,不相同則放到元素對應的鏈表中,如果鏈表長度大於8,就轉化爲紅黑樹,如果容量不夠,則需擴容。
2.2 add()
HashSet的add方法時通過HashMap的put方法實現的,不過HashMap是key-value鍵值對,而HashSet是集合。
private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
2.2 remove()
HashSet的remove方法通過HashMap的remove方法來實現
// HashSet的remove方法
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
// map的remove方法
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
// 通過hash(key)找到元素在數組中的位置,再調用removeNode方法刪除
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;
}
/**
*
*/
final Node<K,V> removeNode(int hash, Object key, Object value,
boolean matchValue, boolean movable) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, index;
// 步驟1.需要先找到key所對應Node的準確位置,首先通過(n - 1) & hash找到數組對應位置上的第一個node
if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
(p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
Node<K,V> node = null, e; K k; V v;
// 1.1 如果這個node剛好key值相同,運氣好,找到了
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
node = p;
/**
* 1.2 運氣不好,在數組中找到的Node雖然hash相同了,但key值不同,很明顯不對, 我們需要遍歷繼續
* 往下找;
*/
else if ((e = p.next) != null) {
// 1.2.1 如果是TreeNode類型,說明HashMap當前是通過數組+紅黑樹來實現存儲的,遍歷紅黑樹找到對應node
if (p instanceof TreeNode)
node = ((TreeNode<K,V>)p).getTreeNode(hash, key);
else {
// 1.2.2 如果是鏈表,遍歷鏈表找到對應node
do {
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key ||
(key != null && key.equals(k)))) {
node = e;
break;
}
p = e;
} while ((e = e.next) != null);
}
}
// 通過前面的步驟1找到了對應的Node,現在我們就需要刪除它了
if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
(value != null && value.equals(v)))) {
/**
* 如果是TreeNode類型,刪除方法是通過紅黑樹節點刪除實現的,具體可以參考【TreeMap原理實現
* 及常用方法】
*/
if (node instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
/**
* 如果是鏈表的情況,當找到的節點就是數組hash位置的第一個元素,那麼該元素刪除後,直接將數組
* 第一個位置的引用指向鏈表的下一個即可
*/
else if (node == p)
tab[index] = node.next;
/**
* 如果找到的本來就是鏈表上的節點,也簡單,將待刪除節點的上一個節點的next指向待刪除節點的
* next,隔離開待刪除節點即可
*/
else
p.next = node.next;
++modCount;
--size;
// 刪除後可能存在存儲結構的調整,可參考【LinkedHashMap如何保證順序性】中remove方法
afterNodeRemoval(node);
return node;
}
}
return null;
}
2.3 遍歷
HashSet作爲集合,有多種遍歷方法,如普通for循環,增強for循環,迭代器。
public static void main(String[] args) {
HashSet<String> setString = new HashSet<> ();
setString.add("星期一");
setString.add("星期二");
setString.add("星期三");
setString.add("星期四");
setString.add("星期五");
Iterator it = setString.iterator();
while (it.hasNext()) {
System.out.println(it.next());
}
}
打印出來的結果如何呢?
星期二
星期三
星期四
星期五
星期一
由於HashSet是通過HashMap來實現的,HashMap通過hash(key)來確定存儲的位置,是不具備存儲順序性的,因此HashSet遍歷出的元素也並非按照插入的順序。