Какие интерфейсы реализует hashset

Интерфейс Set расширяет интерфейс Collection и представляет набор уникальных элементов. Set не добавляет новых методов, только вносит изменения в унаследованные. В частности, метод add() добавляет элемент в коллекцию и возвращает true, если в коллекции еще нет такого элемента.

Обобщенный класс HashSet представляет хеш-таблицу. Он наследует свой функционал от класса AbstractSet , а также реализует интерфейс Set .

Хеш-таблица представляет такую структуру данных, в которой все объекты имеют уникальный ключ или хеш-код. Данный ключ позволяет уникально идентифицировать объект в таблице.

Для создания объекта HashSet можно воспользоваться одним из следующих конструкторов:

HashSet() : создает пустой список
HashSet(Collection col) : создает хеш-таблицу, в которую добавляет все элементы коллекции col
HashSet(int capacity) : параметр capacity указывает начальную емкость таблицы, которая по умолчанию равна 16
HashSet(int capacity, float koef) : параметр koef или коэффициент заполнения, значение которого должно быть в пределах от 0.0 до 1.0, указывает, насколько должна быть заполнена емкость объектами прежде чем произойдет ее расширение. Например, коэффициент 0.75 указывает, что при заполнении емкости на 3/4 произойдет ее расширение.

Класс HashSet не добавляет новых методов, реализуя лишь те, что объявлены в родительских классах и применяемых интерфейсах:

import java.util.HashSet; public class Program < public static void main(String[] args) < HashSetstates = new HashSet(); // добавим в список ряд элементов states.add("Germany"); states.add("France"); states.add("Italy"); // пытаемся добавить элемент, который уже есть в коллекции boolean isAdded = states.add("Germany"); System.out.println(isAdded); // false System.out.printf("Set contains %d elements \n", states.size()); // 3 for(String state : states) < System.out.println(state); >// удаление элемента states.remove("Germany"); // хеш-таблица объектов Person HashSet people = new HashSet(); people.add(new Person("Mike")); people.add(new Person("Tom")); people.add(new Person("Nick")); for(Person p : people) < System.out.println(p.getName()); >> > class Person < private String name; public Person(String value)< name=value; >String getName() >

Интерфейс Set

Множество Set, в которое можно добавлять только по одному уникальному элементу определённого типа. Нельзя получить элемент по индексу.

Интерфейс Set реализован в Java тремя классами: HashSet, TreeSet, SortedSet

HashSet хранит элементы в произвольном порядке, но зато быстро ищет. Подходит, если порядок Вам не важен, но важна скорость. Более того, для оптимизации поиска, HashSet будет хранить элементы так, как ему удобно.
LinkedHashSet будет хранить элементы в порядке добавления, но зато работает медленнее.
TreeSet хранит элементы отсортированными.
EnumSet — множество значений перечислимого типа

Операции с множествами

1. add() — добавляет элемент в множество

2. remove() — удаляет элемент из множества

3. contains() — определяет, есть ли элемент в множестве

4. size() — возвращает размер множества

5. clear() — удаляет все элементы из коллекции

6. isEmpty() — возвращает true если множество пустое, и false если там есть хотя бы 1 элемент

Класс HashSet реализует интерфейс Set, основан на хэш-таблице, а также поддерживается с помощью экземпляра HashMap. В HashSet элементы не упорядочены, нет никаких гарантий, что элементы будут в том же порядке спустя какое-то время. Операции добавления, удаления и поиска будут выполняться за константное время при условии, что хэш-функция правильно распределяет элементы по «корзинам»

Т.к. класс реализует интерфейс Set, он может хранить только уникальные значения;
Может хранить NULL – значения;
Порядок добавления элементов вычисляется с помощью хэш-кода;
HashSet также реализует интерфейсы Serializable и Cloneable.

Для поддержания постоянного времени выполнения операций время, затрачиваемое на действия с HashSet, должно быть прямо пропорционально количеству элементов в HashSet + «емкость» встроенного экземпляра HashMap (количество «корзин»). Поэтому для поддержания производительности очень важно не устанавливать слишком высокую начальную ёмкость (или слишком низкий коэффициент загрузки).

Начальная емкость – изначальное количество ячеек («корзин») в хэш-таблице. Если все ячейки будут заполнены, их количество увеличится автоматически.

Коэффициент загрузки – показатель того, насколько заполненным может быть HashSet до того момента, когда его емкость автоматически увеличится. Когда количество элементов в HashSet становится больше, чем произведение начальной емкости и коэффициента загрузки, хэш-таблица ре-хэшируется (заново вычисляются хэшкоды элементов, и таблица перестраивается согласно полученным значениям) и количество ячеек в ней увеличивается в 2 раза.

Коэффициент загрузки = Количество хранимых элементов в таблице / размер хэш-таблицы

Например, если изначальное количество ячеек в таблице равно 16, и коэффициент загрузки равен 0,75, то из этого следует, что когда количество заполненных ячеек достигнет 12, их количество автоматически увеличится.

Коэффициент загрузки и начальная емкость – два главных фактора, от которых зависит производительность операций с HashSet. Коэффициент загрузки, по умолчанию равный 0,75, в среднем обеспечивает хорошую производительность. Если этот параметр увеличить, тогда уменьшится нагрузка на память (так как это уменьшит количество операций ре-хэширования и перестраивания), но это повлияет на операции добавления и поиска. Чтобы минимизировать время, затрачиваемое на ре-хэширование, нужно правильно подобрать параметр начальной емкости. Если начальная емкость больше, чем максимальное количество элементов, поделенное на коэффициент загрузки, то никакой операции ре-хэширования не произойдет в принципе.

Важно: HashSet не является структурой данных с встроенной синхронизацией, поэтому если с ним работают одновременно несколько потоков, и как минимум один из них пытается внести изменения, необходимо обеспечить синхронизированный доступ извне. Часто это делается за счет другого синхронизируемого объекта, инкапсулирующего HashSet. Если такого объекта нет, то лучше всего подойдет метод Collections.synchronizedSet(). На данный момент это лучшее средство для предотвращения несинхронизированных операций с HashSet. (8)

Set < E >set = Collections . synchronizedSet ( new HashSet < E >());

Методы

public Iterator iterator()
public int size()
public boolean isEmpty()
public boolean contains(Object o)
public boolean add(Object o)
public boolean addAll(Collection c)
public Object[] toArray()
public boolean remove(Object o)
public boolean removeAll(Collection c)
public boolean retainAll(Collection c) — (retain — сохранить). Выполняет операцию «пересечение множеств».
public void clear()
public Object clone()

Пример (8)

public static void main(String[]args)

31.10. Java – Класс HashSet

Класс HashSet в Java расширяет AbstractSet и реализует интерфейс Set. Он создает коллекцию, которая использует хеш-таблицу для хранения.

Хэш-таблица хранит информацию с помощью механизма, называемого хешированием. В хэшировании информационный контент ключа используется для определения уникального значения, называемого его хэш-кодом.

Хэш-код затем используется как индекс, в котором хранятся данные, связанные с ключом. Преобразование ключа в его хэш-код выполняется автоматически.

Конструкторы

Ниже приведен список конструкторов, предоставляемых классом HashSet.

№	Конструктор и описание
1	HashSet( ) Этот конструктор создает стандартный HashSet.
2	HashSet(Collection c) Этот конструктор инициализирует хэш-набор, используя элементы коллекции c.
3	HashSet(int capacity) Этот конструктор инициализирует емкость хэш-набора для заданной целочисленной емкости. Емкость растет автоматически по мере добавления элементов в HashSet.
4	HashSet(int capacity, float fillRatio) Этот конструктор инициализирует как емкость, так и коэффициент заполнения (также называемый нагрузочной способностью) хэш-набора из его аргументов. При этом отношение заполнения должно находиться в диапазоне от 0,0 до 1,0, и это определяет, как полный набор хэша, прежде чем его размер будет увеличен. В частности, когда количество элементов больше, чем емкость хеш-множества, умноженная на его коэффициент заполнения, хэш-набор расширяется.

Методы

Помимо методов, унаследованных от его родительских классов, HashSet определяет следующие методы:

№	и описание
1	boolean add(Object o) Добавляет указанный элемент к этому набору, если он еще не присутствует.
2	void clear() Удаляет все элементы из этого набора.
3	Object clone() Возвращает мелкую копию этого экземпляра HashSet: сами элементы не клонируются.
4	boolean contains(Object o) Возвращает true, если этот набор содержит указанный элемент.
5	boolean isEmpty() Возвращает true, если этот набор не содержит элементов.
6	Iterator iterator() Возвращает итератор по элементам этого набора.
7	boolean remove(Object o) Удаляет указанный элемент из этого набора, если он присутствует.
8	int size() Возвращает количество элементов в этом наборе (его количество элементов).

Пример

Следующая программа демонстрирует работу нескольких методов, поддерживаемых HashSet в Java:

import java.util.*; public class HashSetDemo < public static void main(String args[]) < // Создаём HashSet HashSet hs = new HashSet(); // Добавляем элементы к HashSet hs.add("B"); hs.add("A"); hs.add("D"); hs.add("E"); hs.add("C"); hs.add("F"); System.out.println(hs); >>

Получим следующий результат:

[A, B, C, D, E, F]

1. Java – Самоучитель для начинающих
2. Java – Обзор языка
3. Java – Установка и настройка
4. Java – Синтаксис
5. Java – Классы и объекты
6. Java – Конструкторы
7. Java – Типы данных и литералы
8. Java – Типы переменных
9. Java – Модификаторы
10. Java – Операторы
11. Java – Циклы и операторы цикла
11.1. Java – Цикл while
11.2. Java – Цикл for
11.3. Java – Улучшенный цикл for
11.4. Java – Цикл do..while
11.5. Java – Оператор break
11.6. Java – Оператор continue
12. Java – Операторы принятия решений
12.1. Java – Оператор if
12.2. Java – Оператор if..else
12.3. Java – Вложенный оператор if
12.4. Java – Оператор switch..case
12.5. Java – Условный оператор (? 🙂
13. Java – Числа
13.1. Java – Методы byteValue(), shortValue(), intValue(), longValue(), floatValue(), doubleValue()
13.2. Java – Метод compareTo()
13.3. Java – Метод equals()
13.4. Java – Метод valueOf()
13.5. Java – Метод toString()
13.6. Java – Метод parseInt()
13.7. Java – Метод Math.abs()
13.8. Java – Метод Math.ceil()
13.9. Java – Метод Math.floor()
13.10. Java – Метод Math.rint()
13.11. Java – Метод Math.round()
13.12. Java – Метод Math.min()
13.13. Java – Метод Math.max()
13.14. Java – Метод Math.exp()
13.15. Java – Метод Math.log()
13.16. Java – Метод Math.pow()
13.17. Java – Метод Math.sqrt()
13.18. Java – Метод Math.sin()
13.19. Java – Метод Math.cos()
13.20. Java – Метод Math.tan()
13.21. Java – Метод Math.asin()
13.22. Java – Метод Math.acos()
13.23. Java – Метод Math.atan()
13.24. Java – Метод Math.atan2()
13.25. Java – Метод Math.toDegrees()
13.26. Java – Метод Math.toRadians()
13.27. Java – Метод Math.random()
14. Java – Символы
14.1. Java – Метод Character.isLetter()
14.2. Java – Метод Character.isDigit()
14.3. Java – Метод Character.isWhitespace()
14.4. Java – Метод Character.isUpperCase()
14.5. Java – Метод Character.isLowerCase()
14.6. Java – Метод Character.toUpperCase()
14.7. Java – Метод Character.toLowerCase()
14.8. Java – Метод Character.toString()
15. Java – Строки
15.1. Java – Метод charAt()
15.2. Java – Метод compareTo()
15.3. Java – Метод compareToIgnoreCase()
15.4. Java – Метод concat()
15.5. Java – Метод contentEquals()
15.6. Java – Метод copyValueOf()
15.7. Java – Метод endsWith()
15.8. Java – Метод equals()
15.9. Java – Метод equalsIgnoreCase()
15.10. Java – Метод getBytes()
15.11. Java – Метод getChars()
15.12. Java – Метод hashCode()
15.13. Java – Метод indexOf()
15.14. Java – Метод intern()
15.15. Java – Метод lastIndexOf()
15.16. Java – Метод length()
15.17. Java – Метод matches()
15.18. Java – Метод regionMatches()
15.19. Java – Метод replace()
15.20. Java – Метод replaceAll()
15.21. Java – Метод replaceFirst()
15.22. Java – Метод split()
15.23. Java – Метод startsWith()
15.24. Java – Метод subSequence()
15.25. Java – Метод substring()
15.26. Java – Метод toCharArray()
15.27. Java – Метод toLowerCase()
15.28. Java – Метод toString()
15.29. Java – Метод toUpperCase()
15.30. Java – Метод trim()
15.31. Java – Метод valueOf()
15.32. Java – Классы StringBuilder и StringBuffer
15.32.1. Java – Метод append()
15.32.2. Java – Метод reverse()
15.32.3. Java – Метод delete()
15.32.4. Java – Метод insert()
15.32.5. Java – Метод replace()
16. Java – Массивы
17. Java – Дата и время
18. Java – Регулярные выражения
19. Java – Методы
20. Java – Потоки ввода/вывода, файлы и каталоги
20.1. Java – Класс ByteArrayInputStream
20.2. Java – Класс DataInputStream
20.3. Java – Класс ByteArrayOutputStream
20.4. Java – Класс DataOutputStream
20.5. Java – Класс File
20.6. Java – Класс FileReader
20.7. Java – Класс FileWriter
21. Java – Исключения
21.1. Java – Встроенные исключения
22. Java – Вложенные и внутренние классы
23. Java – Наследование
24. Java – Переопределение
25. Java – Полиморфизм
26. Java – Абстракция
27. Java – Инкапсуляция
28. Java – Интерфейсы
29. Java – Пакеты
30. Java – Структуры данных
30.1. Java – Интерфейс Enumeration
30.2. Java – Класс BitSet
30.3. Java – Класс Vector
30.4. Java – Класс Stack
30.5. Java – Класс Dictionary
30.6. Java – Класс Hashtable
30.7. Java – Класс Properties
31. Java – Коллекции
31.1. Java – Интерфейс Collection
31.2. Java – Интерфейс List
31.3. Java – Интерфейс Set
31.4. Java – Интерфейс SortedSet
31.5. Java – Интерфейс Map
31.6. Java – Интерфейс Map.Entry
31.7. Java – Интерфейс SortedMap
31.8. Java – Класс LinkedList
31.9. Java – Класс ArrayList
31.10. Java – Класс HashSet
31.11. Java – Класс LinkedHashSet
31.12. Java – Класс TreeSet
31.13. Java – Класс HashMap
31.14. Java – Класс TreeMap
31.15. Java – Класс WeakHashMap
31.16. Java – Класс LinkedHashMap
31.17. Java – Класс IdentityHashMap
31.18. Java – Алгоритмы Collection
31.19. Java – Iterator и ListIterator
31.20. Java – Comparator
32. Java – Дженерики
33. Java – Сериализация
34. Java – Сеть
34.1. Java – Обработка URL
35. Java – Отправка Email
36. Java – Многопоточность
36.1. Java – Синхронизация потоков
36.2. Java – Межпоточная связь
36.3. Java – Взаимная блокировка потоков
36.4. Java – Управление потоками
37. Java – Основы работы с апплетами
38. Java – Javadoc

Справочник по Java Collections Framework

Данная публикация не является полным разбором или анализом (не покрывает пакет java.util.concurrent ). Это, скорее, справочник, который поможет начинающим разработчикам понять ключевые отличия одних коллекций от других, а более опытным разработчикам просто освежить материал в памяти.

Что такое Java Collections Framework?

Java Collection Framework — иерархия интерфейсов и их реализаций, которая является частью JDK и позволяет разработчику пользоваться большим количесвом структур данных из «коробки».

Базовые понятия

На вершине иерархии в Java Collection Framework располагаются 2 интерфейса: Collection и Map . Эти интерфейсы разделяют все коллекции, входящие во фреймворк на две части по типу хранения данных: простые последовательные наборы элементов и наборы пар «ключ — значение» (словари).

Collection — этот интерфейс находится в составе JDK c версии 1.2 и определяет основные методы работы с простыми наборами элементов, которые будут общими для всех его реализаций (например size() , isEmpty() , add(E e) и др.). Интерфейс был слегка доработан с приходом дженериков в Java 1.5. Также, в версии Java 8, было добавлено несколько новых методов для работы с лямбдами (такие как stream() , parallelStream() , removeIf(Predicate filter) и др.).

Важно также отметить, что эти методы были реализованы непосредственно в интерфейсе как default -методы.

Map. Данный интерфейс также находится в составе JDK c версии 1.2 и предоставляет разработчику базовые методы для работы с данными вида «ключ — значение».Также как и Collection , он был дополнен дженериками в версии Java 1.5 и в версии Java 8 появились дополнительные методы для работы с лямбдами, а также методы, которые зачастую реализовались в логике приложения ( getOrDefault(Object key, V defaultValue) , putIfAbsent(K key, V value) ).

Интерфейс Map [doc]

Hashtable — реализация такой структуры данных, как хэш-таблица. Она не позволяет использовать null в качестве значения или ключа. Эта коллекция была реализована раньше, чем Java Collection Framework, но в последствии была включена в его состав. Как и другие коллекции из Java 1.0, Hashtable является синхронизированной (почти все методы помечены как synchronized ). Из-за этой особенности у неё имеются существенные проблемы с производительностью и, начиная с Java 1.2, в большинстве случаев рекомендуется использовать другие реализации интерфейса Map ввиду отсутствия у них синхронизации.

HashMap — коллекция является альтернативой Hashtable . Двумя основными отличиями от Hashtable являются то, что HashMap не синхронизирована и HashMap позволяет использовать null как в качестве ключа, так и значения. Так же как и Hashtable , данная коллекция не является упорядоченной: порядок хранения элементов зависит от хэш-функции. Добавление элемента выполняется за константное время O(1), но время удаления, получения зависит от распределения хэш-функции. В идеале является константным, но может быть и линейным O(n). Более подробную информацию о HashMap можно почитать здесь (актуально для Java < 8).

LinkedHashMap — это упорядоченная реализация хэш-таблицы. Здесь, в отличии от HashMap , порядок итерирования равен порядку добавления элементов. Данная особенность достигается благодаря двунаправленным связям между элементами (аналогично LinkedList ). Но это преимущество имеет также и недостаток — увеличение памяти, которое занимет коллекция. Более подробная информация изложена в этой статье.

TreeMap — реализация Map основанная на красно-чёрных деревьях. Как и LinkedHashMap является упорядоченной. По-умолчанию, коллекция сортируется по ключам с использованием принципа «natural ordering», но это поведение может быть настроено под конкретную задачу при помощи объекта Comparator , который указывается в качестве параметра при создании объекта TreeMap .

WeakHashMap — реализация хэш-таблицы, которая организована с использованием weak references. Другими словами, Garbage Collector автоматически удалит элемент из коллекции при следующей сборке мусора, если на ключ этого элеметна нет жёстких ссылок.

Интерфейс List [doc]

Реализации этого интерфейса представляют собой упорядоченные коллекции. Кроме того, разработчику предоставляется возможность доступа к элементам коллекции по индексу и по значению (так как реализации позволяют хранить дубликаты, результатом поиска по значению будет первое найденное вхождение).

Vector — реализация динамического массива объектов. Позволяет хранить любые данные, включая null в качестве элемента. Vector появился в JDK версии Java 1.0, но как и Hashtable , эту коллекцию не рекомендуется использовать, если не требуется достижения потокобезопасности. Потому как в Vector , в отличии от других реализаций List , все операции с данными являются синхронизированными. В качестве альтернативы часто применяется аналог — ArrayList .

Stack — данная коллекция является расширением коллекции Vector . Была добавлена в Java 1.0 как реализация стека LIFO (last-in-first-out). Является частично синхронизированной коллекцией (кроме метода добавления push() ). После добавления в Java 1.6 интерфейса Deque , рекомендуется использовать именно реализации этого интерфейса, например ArrayDeque .

ArrayList — как и Vector является реализацией динамического массива объектов. Позволяет хранить любые данные, включая null в качестве элемента. Как можно догадаться из названия, его реализация основана на обычном массиве. Данную реализацию следует применять, если в процессе работы с коллекцией предплагается частое обращение к элементам по индексу. Из-за особенностей реализации поиндексное обращение к элементам выполняется за константное время O(1). Но данную коллекцию рекомендуется избегать, если требуется частое удаление/добавление элементов в середину коллекции. Подробный анализ и описание можно почитать в этом хабратопике.

LinkedList — ещё одна реализация List . Позволяет хранить любые данные, включая null . Особенностью реализации данной коллекции является то, что в её основе лежит двунаправленный связный список (каждый элемент имеет ссылку на предыдущий и следующий). Благодаря этому, добавление и удаление из середины, доступ по индексу, значению происходит за линейное время O(n), а из начала и конца за константное O(1). Так же, ввиду реализации, данную коллекцию можно использовать как стек или очередь. Для этого в ней реализованы соответствующие методы. На Хабре также есть статья с подробным анализом и описанием этой коллекции.

Интерфейс Set [doc]

Представляет собой неупорядоченную коллекцию, которая не может содержать дублирующиеся данные. Является программной моделью математического понятия «множество».

HashSet — реализация интерфейса Set , базирующаяся на HashMap . Внутри использует объект HashMap для хранения данных. В качестве ключа используется добавляемый элемент, а в качестве значения — объект-пустышка (new Object()). Из-за особенностей реализации порядок элементов не гарантируется при добавлении.

LinkedHashSet — отличается от HashSet только тем, что в основе лежит LinkedHashMap вместо HashMap . Благодаря этому отличию порядок элементов при обходе коллекции является идентичным порядку добавления элементов.

TreeSet — аналогично другим классам-реализациям интерфейса Set содержит в себе объект NavigableMap , что и обуславливает его поведение. Предоставляет возможность управлять порядком элементов в коллекции при помощи объекта Comparator , либо сохраняет элементы с использованием «natural ordering».

Интерфейс Queue [doc]

Этот интерфейс описывает коллекции с предопределённым способом вставки и извлечения элементов, а именно — очереди FIFO (first-in-first-out). Помимо методов, определённых в интерфейсе Collection, определяет дополнительные методы для извлечения и добавления элементов в очередь. Большинство реализаций данного интерфейса находится в пакете java.util.concurrent и подробно рассматриваются в данном обзоре.

PriorityQueue — является единственной прямой реализацией интерфейса Queue (была добавлена, как и интерфейс Queue, в Java 1.5), не считая класса LinkedList , который так же реализует этот интерфейс, но был реализован намного раньше. Особенностью данной очереди является возможность управления порядком элементов. По-умолчанию, элементы сортируются с использованием «natural ordering», но это поведение может быть переопределено при помощи объекта Comparator , который задаётся при создании очереди. Данная коллекция не поддерживает null в качестве элементов.

ArrayDeque — реализация интерфейса Deque, который расширяет интерфейс Queue методами, позволяющими реализовать конструкцию вида LIFO (last-in-first-out). Интерфейс Deque и реализация ArrayDeque были добавлены в Java 1.6. Эта коллекция представляет собой реализацию с использованием массивов, подобно ArrayList , но не позволяет обращаться к элементам по индексу и хранение null . Как заявлено в документации, коллекция работает быстрее чем Stack , если используется как LIFO коллекция, а также быстрее чем LinkedList, если используется как FIFO.

Заключение

Java Collections Framework содержит большое количество различных структур данных, доступных в JDK «из коробки», которые в большинстве случаев покрывают все потребности при реализации логики приложения. Сравнение временных характеристик основных коллекций, которые зачастую используются в разработке приложений приведено в таблице:

При необходимости, разработчик может создать собственную реализацию, расширив или переопределив существующую логику, либо создав свою собственную реализацию подходящего интерфейса с нуля. Также существует некоторое количество готовых решений, которые являются альтернативой или дополнением к Java Collections Framework. Наиболее популярными являются Google Guava и Commons Collections.

В дополнение, хотелось бы указать в качестве дополнительного материала, ссылку на обзор пакета java.util.concurrent . Который является отличным дополнением к изложенному материалу.

Какие интерфейсы реализует hashset