Java 容器 & 泛型：三、HashSet，TreeSet 和 LinkedHashSet比较

Writer：BYSocket（泥沙砖瓦浆木匠）

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上一篇总结了下ArrayList 、LinkedList和Vector比较，今天泥瓦匠总结下Hash 、LinkedList和Vector比较。其实大家都是Collection，只不过有点各自特性。那就是数据结构的不同表现。

一、Set回顾

一个不包括重复元素（包括可变对象）的Collection，是一种无序的集合。Set不包含满 a.equals(b) 的元素对a和b，并且最多有一个null。
泥瓦匠的记忆宫殿：
1、不允许包含相同元素

2、判断对象是否相同，根据equals方法

二、HashSet

一个按着Hash算法来存储集合中的元素，其元素值可以是NULL。它不能保证元素的排列顺序。同样，HashSet是不同步的，如果需要多线程访问它的话，可以用 Collections.synchronizedSet 方法来包装它：

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Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

同上一节一样，用迭代器的时候，也要注意 并发修改异常ConcurrentModificationException。

要注意的地方是，HashSet集合判断两个元素相等不单单是equals方法，并且必须hashCode()方法返回值也要相等。看下面的例子：

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import java.util.HashSet;

class EuqalsObj

{

    
public boolean equals(Object obj)

    
{

        
return true;

    
}

}

class HashCodeObj

{

    
public int hashCode()

    
{

        
return 1;

    
}

}

class HashSetObj

{

    
public int hashCode()

    
{

        
return 2;

    
}

    
public boolean equals(Object obj)

    
{

        
return true;

    
}

}

public class HashSetTest

{

    
public static void main(String[] args)

    
{

        
HashSet objs = new HashSet();

        
objs.add(new EuqalsObj());

        
objs.add(new EuqalsObj());

        
objs.add(new HashCodeObj());

        
objs.add(new HashCodeObj());

        
objs.add(new HashSetObj());

        
objs.add(new HashSetObj());

        

        
System.out.println("HashSet Elements:");

        
System.out.print("\t" + objs + "\n");

    
}

}

Run 一下，控制台如下输出：

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2
HashSet Elements:

    
[HashCodeObj@1 , HashCodeObj@1 , [email protected], [email protected], [email protected]]

泥瓦匠根据结果，一一到来。首先，排列顺序不定。

HashSetObj 类满足我们刚刚的要求，所以集合中只有一个且它的HashCode值为2。

HashCodeObj 类虽然它们HashCode值为1，但是他们不相等。（其实当HashCode值一样，这个存储位置会采用链式结构保存两个HashCodeObj对象。）

同样,EqualsObj 类他们相等，但是他们HashCode值不等，分别为1471cb25、3acff49f。

因此，用HashSet添加可变对象，要注意当对象有可能修改后和其他对象矛盾，这样我们无法从HashSet找到准确我们需要的对象。

三、LinkedHashList

HashSet的子类，也同样有HashCode值来决定元素位置。但是它使用链表维护元素的次序。记住两个字：有序。

有序的妙用，复制。比如泥瓦匠实现一个HashSet无序添加，然后复制一个一样次序的HashSet来。代码如下：

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package com.sedion.bysocket.collection;

import java.util.HashSet;

import java.util.LinkedHashSet;

import java.util.Set;

public class LinkedHashListTest

{

    
public static void main(String[] args)

    
{

        
/* 复制HashSet */

        
Set h1 = new HashSet<
String
>();

        
h1.add("List");

        
h1.add("Queue");

        
h1.add("Set");

        
h1.add("Map");

        

        
System.out.println("HashSet Elements:");

        
System.out.print("\t" + h1 + "\n");

        

        
Set h2 = copy(h1);

        
System.out.println("HashSet Elements After Copy:");

        
System.out.print("\t" + h2 + "\n");

    
}

    

    
@SuppressWarnings({ "rawtypes", "unchecked" })

    
public static Set copy(Set set)

    
{

        
Set setCopy = new LinkedHashSet(set);

        
return setCopy;

    
}

    

}

Run 一下，控制台输出：

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HashSet Elements:

    
[Map, Queue, Set, List]

HashSet Elements After Copy:

    
[Map, Queue, Set, List]

可见，每个数据结构都有它存在的理由。

四、TreeSet

TreeSet使用树结构实现（红黑树），集合中的元素进行排序，但是添加、删除和包含的算法复杂度为O（log（n））。

举个例子吧，首先我们定义一个Bird类。（鸟是泥瓦匠最喜欢的动物）

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class Bird

{

    
int size;

    

    
public Bird(int s)

    
{

        
size = s;

    
}

    

    
public String toString()

    
{

        
return size + "";

    
}

}

然后用TreeSet添加Bird类。

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public class TreeSetTest

{

    
public static void main(String[] args)

    
{

        
TreeSet<
Bird
> bSet = new TreeSet<
Bird
>();

        
bSet.add(new Bird(1));

        
bSet.add(new Bird(3));

        
bSet.add(new Bird(2));

        

        
Iterator<
Bird
> iter = bSet.iterator();

        

        
while (iter.hasNext())

        
{

            
Bird bird = (Bird) iter.next();

            
System.out.println(bird);

        
}

    
}

}

Run一下,控制台输出如下：

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Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: Bird cannot be cast to java.lang.Comparable

    
at java.util.TreeMap.compare(Unknown Source)

    
at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)

    
at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)

    
at com.sedion.bysocket.collection.TreeSetTest.main(TreeSetTest.java:29)

答案很明显，TreeSet是排序的。所以Bird需要实现Comparable此接口。

java.lang.Comparable此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。

修改Bird如下：

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class Bird implements Comparable<
Bird
>

{

    
int size;

    

    
public Bird(int s)

    
{

        
size = s;

    
}

    

    
public String toString()

    
{

        
return size + "号鸟";

    
}

    
@Override

    
public int compareTo(Bird o)

    
{

        
return size - o.size;

    
}

    

}

再次Run一下：

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1号鸟

2号鸟

3号鸟

五、性能测试比较

针对上面三种Set集合，我们对它们的Add方法进行性能测试：

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import java.util.HashSet;

import java.util.LinkedHashSet;

import java.util.Random;

import java.util.TreeSet;

class Bird implements Comparable<
Bird
>

{

    
int size;

    

    
public Bird(int s)

    
{

        
size = s;

    
}

    

    
public String toString()

    
{

        
return size + "号鸟";

    
}

    
@Override

    
public int compareTo(Bird o)

    
{

        
return size - o.size;

    
}

    

}

public class Set

{

    
public static void main(String[] args)

    
{

        
Random r = new Random();

         

        
HashSet<
Bird
> hashSet = new HashSet<
Bird
>();

        
TreeSet<
Bird
> treeSet = new TreeSet<
Bird
>();

        
LinkedHashSet<
Bird
> linkedSet = new LinkedHashSet<
Bird
>();

     

        
// start time

        
long startTime = System.nanoTime();

     

        
for (int i = 0; i < 1000; i++) {

            
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;

            
hashSet.add(new Bird(x));

        
}

        
// end time

        
long endTime = System.nanoTime();

        
long duration = endTime - startTime;

        
System.out.println("HashSet: " + duration);

     

        
// start time

        
startTime = System.nanoTime();

        
for (int i = 0; i < 1000; i++) {

            
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;

            
treeSet.add(new Bird(x));

        
}

        
// end time

        
endTime = System.nanoTime();

        
duration = endTime - startTime;

        
System.out.println("TreeSet: " + duration);

     

        
// start time

        
startTime = System.nanoTime();

        
for (int i = 0; i < 1000; i++) {

            
int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;

            
linkedSet.add(new Bird(x));

        
}

        
// end time

        
endTime = System.nanoTime();

        
duration = endTime - startTime;

        
System.out.println("LinkedHashSet: " + duration);

    
}

}

Run一下，可以在控制台中看出：

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HashSet: 2610998

TreeSet: 3195378

LinkedHashSet: 2673782

可见，TreeSet因为需要进行比较，所以性能比较差。

六、总结

HashSet：equlas hashcode

LinkedHashSet：链式结构

TreeSet：比较，Comparable接口，性能较差

    Java 容器 & 泛型：三、HashSet，TreeSet 和 LinkedHashSet比较

    时间： 2024-08-11 01:05:25

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