Java集合——Set，Map

         今天讲了一次set和map的讨论班，由于自己准备的不好，遇到了很多的尴尬时刻，但是今天学到的只是2还是很多的：

集合

主要集合描述：

Java集合主要有三种重要的类型：

1、List是一个有序集合，可以重复放入数据

2、Set是一个无序集合，不允许重新放入数据

 

3、Map是一个无序集合，集合中包括一个键对象，一个值对象，键对象不允许重复，值对象可以重复（以键值对的方式存在）

List

1、ArrayList 底层采用的是数组存储元素，适合查询，不适合频繁随机的增删元素

2、LinkedList底层采用双向链表这种数据结构的存储，链表适合频繁的增删元素，不适合查询操作。

 

3、Vector底层是和ArrayList集合相同，但是Vector是线程安全的。效率较低，所以现在很少使用。

Set

1、HashSet哈希表/散列表。

 

（1）哈希表：数组与单向链表的结合，哈希表本质是一个数组，只不过这个数组中的每一个元素又是单向链表，其实上哈希表类似于现实世界中的字典；

 这里面HashSet的底层是HashMap，而HashMap底层是哈希表，哈希表的 本质是一个数组，但是每一个元素又是一个单项链表，但是HashSet和 HashMap 的哈希表又是有一点细节上的差异的，例如Map是 以键值对的形式存在的，而Set不是这样的，那么HashSet的底层又怎么是HashMap呢，这下我们就去他们的工具类中去寻找一下答案。

HashSet的底层是HashMap：

 

 

Java.util的工具类 代码：

public class HashSet<E>extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
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 <tt>HashMap</tt> instance has
* default initial capacity (16) and load factor (0.75).
*/
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
}

 这里面指出在HashSet中，存入的那个值是 作为HashMap中的键存在的，后面是new了 一个Object对象（空） ，

HashSet的add方法是调用了 Map中的put方法,但是这个add方法是Boolean型的，这就有 出现的新的问题，这个bool函数是如何实现的：

/**
* Associates the specified value with the specified key in this map.
* If the map previously contained a mapping for the key, the old
* value is replaced.
*
* @param key key with which the specified value is to be associated
* @param value value to be associated with the specified key
* @return the previous value associated with <tt>key</tt>, or
* <tt>null</tt> if there was no mapping for <tt>key</tt>.
* (A <tt>null</tt> return can also indicate that the map
* previously associated <tt>null</tt> with <tt>key</tt>.)
*/
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

 这是put的一个实现 ，

    /**
     * Implements Map.put and related methods
     *
     * @param hash hash for key
     * @param key the key
     * @param value the value to put
     * @param onlyIfAbsent if true, don't change existing value
     * @param evict if false, the table is in creation mode.
     * @return previous value, or null if none
     */
    final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

 这是putVal的实现，那么联系上文的那个bool型的add方法，来解读 这个函数：

（我的理解是这样的）

1、浅显的看，根据自己写代码的经验，最后函数正确执行到最后，返回的是null，没有执行到最后返回的是oldValue，那么这样来讲我们的add函数就可以解释的通了，很完美，我们就剩这个函数按照自己内心的那个轨迹解释一下，这个问题，就完全跑通了；

2、这段代码的大致意思就是如果以前的这个key值，就 返回oldvalue，并且添加失败，（上文讲了，set是无序不可重复的，并且HashSet中获取的值 是HashMap中的key ），于是这个问题就大致解释通了，要想进一步了解，就多看一些sun公司的Java源码；

第二个遇到的大的问题就是关于equals和 hashcode的：

我写的测试代码如下：

package set;

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * Created by Taoyongpan on 2017/4/6.
 * hashcode和equals方法
 * HashMap中有一个put方法，put(key,value)key是无序不可重复的
 */
public class SetTest2 {
    public static void main(String[] args)
    {
        //创建集合
        Set es = new HashSet();

        Employee e1 = new Employee("1000","tao");
        Employee e2 = new Employee("1000","tao");
//        Employee e2 = new Employee("1001","tao1");
        Employee e3 = new Employee("1002","tao2");
        Employee e4 = new Employee("1003","tao3");
        Employee e5 = new Employee("1004","tao4");
        Employee e6 = new Employee("1005","tao5");
//        System.out.println(e1.equals(e2));
//        System.out.println(e2);
        System.out.println(e1.hashCode());
        System.out.println(e2.hashCode());
        es.add(e1);
        es.add(e2);
        es.add(e3);
        es.add(e4);
        es.add(e5);
        es.add(e6);

        System.out.println(es.size());
    }
}

class Employee{
    String num;//员工编号

    String name;

    Employee(String num,String name){
        this.num = num;
        this.name = name;
    }
    //重写equals方法,如果员工编号相同并且名字相同，则是同一个对象
    public boolean equals(Object o){
        System.out.println("调用equals");
        if (this == o){
            return true;
        }
        if (o instanceof Employee){
            Employee e = (Employee) o;
            if (e.num.equals(this.num) && e.name.equals(this.name))
            {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }
    //重写Hashcode方法
    public int hashCode(){
        System.out.println("调用hash");
        //以员工编号分组，可散列均匀分布
        return num.hashCode();
    }
}

 这个里面e1和e2的问题：他们什么情况下是一个员工，什么情况下当做两个员工；

首先我们了解一些知识:一切对象 都是有HashCode的；为了快速的验证两个对象是否相等。如果两个对象的hashcode不等，这两个对象就不等，如果hashcode相等，再进一步比较equals方法。这样有什么好处呢？因为hashcode是int，比较它们是否相等速度非常快，可以提高性能。

HashCode

然后讲下什么是HashCode，总结几个关键点：

1、HashCode的存在主要是为了查找的快捷性，HashCode是用来在散列存储结构中确定对象的存储地址的

2、如果两个对象equals相等，那么这两个对象的HashCode一定也相同

3、如果对象的equals方法被重写，那么对象的HashCode方法也尽量重写

4、如果两个对象的HashCode相同，不代表两个对象就相同，只能说明这两个对象在散列存储结构中，存放于同一个位置

这时候有的人就会跳出来一些疑问，String类型的可以直接使用equals（）方法进行比较呢，这时候我们就要去 String的工具类一探究竟：

/**
     * Returns a hash code for this string. The hash code for a
     * {@code String} object is computed as
     * <blockquote><pre>
     * s[0]*31^(n-1) + s[1]*31^(n-2) + ... + s[n-1]
     * </pre></blockquote>
     * using {@code int} arithmetic, where {@code s[i]} is the
     * <i>i</i>th character of the string, {@code n} is the length of
     * the string, and {@code ^} indicates exponentiation.
     * (The hash value of the empty string is zero.)
     *
     * @return  a hash code value for this object.
     */
    public int hashCode() {
        int h = hash;
        if (h == 0 && value.length > 0) {
            char val[] = value;

            for (int i = 0; i < value.length; i++) {
                h = 31 * h + val[i];
            }
            hash = h;
        }
        return h;
    }

 上面这段代码是String工具类里面的一段代码，这件事告诉了我们String类型的对象hashcode的重写sun公司已经帮助你写过了，那么其他的呢，他们不帮助你当然是你你自己写了，你要是心情比较好可以自己开发一个工具类，这样就不用自己手写了；

然后我们需要着重记住的是两个对象比较先调用的是HashCode的比较，然后才是equals（）方法，原因上文中有；

今天总结的大概就这样了。以后再接再厉。