《Java集合Set》TreeSet

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>Cloneablejava.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。

原文鏈接https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11257805.html

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