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 <tt>HashMap</tt> 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<String> strSet = new HashSet<String>();
 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<Obj> objSet = new HashSet<Obj>();
 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<E,Object> 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<E,Object> 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 <i>mutually
   * comparable</i>: {@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<E,Object>()); // 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<K,V> 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<K,V> 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
        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
          return t.setValue(value);
      } while (t != null);
    }
    Entry<K,V> 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

以上这篇JAVA HashSet和TreeSet 保证存入元素不会重复的操作就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持小牛知识库。