1. 概述
在本文中，我们将探讨Java Collection API的LinkedHashSet类。我们将深入研究此数据结构的特性并演示其功能。
2. LinkedHashSet介绍
LinkedHashSet是属于Java.util库的通用数据结构。它是HashSet数据结构的直接后代，因此在每个给定时间都包含非重复元素。
除了具有贯穿其所有元素的双向链表之外，它的实现与HashSet的不同之处在于它保持可预测的迭代顺序。迭代顺序由元素插入集合的顺序定义。
LinkedHashSet使客户端免于HashSet提供的不可预测的排序，而不会招致TreeSet带来的复杂性。
虽然它的性能可能略低于HashSet，但由于维护链表的额外费用，它在add()、contains()和remove()操作方面具有恒定时间(O1)性能。
3. 创建LinkedHashSet
有几个构造函数可用于创建LinkedHashSet，让我们来看看它们中的每一个：
3.1 默认无参数构造函数
Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
assertTrue(linkedHashSet.isEmpty());
3.2 使用初始容量创建
初始容量表示LinkedHashSet的初始长度，提供初始容量可防止Set在增长时不必要地调整其大小。默认初始容量为16：
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(20);
3.3 从集合创建
我们还可以使用Collection的内容在创建时填充LinkedHashSet对象：
@Test
void whenCreatingLinkedHashSetWithExistingCollection_shouldContainAllElementOfCollection(){
Collection<String> data = Arrays.asList("first", "second", "third", "fourth", "fifth");
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(data);
assertFalse(linkedHashSet.isEmpty());
assertEquals(data.size(), linkedHashSet.size());
assertTrue(linkedHashSet.containsAll(data) && data.containsAll(linkedHashSet));
}
3.4 使用初始容量和负载因子创建
当LinkedHashSet的大小增长到超过初始容量的值时，新容量是负载因子乘以之前的容量。在下面的代码片段中，初始容量设置为20，负载因子为3。
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(20, 3);
默认负载因子为0.75。
4. 向LinkedHashSet添加元素
我们可以分别使用add()和addAll()方法将单个元素或元素集合添加到LinkedHashSet。如果Set中尚不存在某个元素，则会添加该元素。当元素被添加到集合中时，这些方法返回true，否则返回false。
4.1 添加单个元素
这是将元素添加到LinkedHashSet的实现：
@Test
void whenAddingElement_shouldAddElement(){
Set<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
assertTrue(linkedHashSet.add(0));
assertFalse(linkedHashSet.add(0));
assertTrue(linkedHashSet.contains(0));
}
4.2 添加元素集合
如前所述，我们还可以将元素集合添加到LinkedHashSet中：
@Test
void whenAddingCollection_shouldAddAllContentOfCollection(){
Collection<Integer> data = Arrays.asList(1,2,3);
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
assertTrue(linkedHashSet.addAll(data));
assertTrue(data.containsAll(linkedHashSet) && linkedHashSet.containsAll(data));
}
不添加重复元素的规则也适用于addAll()方法，如下所示：
@Test
void whenAddingCollectionWithDuplicateElements_shouldMaintainUniqueValuesInSet(){
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add(2);
Collection<Integer> data = Arrays.asList(1, 1, 2, 3);
assertTrue(linkedHashSet.addAll(data));
assertEquals(3, linkedHashSet.size());
assertTrue(data.containsAll(linkedHashSet) && linkedHashSet.containsAll(data));
}
请注意，data变量包含重复值1，并且LinkedHashSet在调用addAll()方法之前已包含整数值2。
5. 遍历LinkedHashSet
与Collection的所有其他后代一样，我们可以遍历LinkedHashSet。LinkedHashSet中有两种类型的迭代器可用：Iterator和Spliterator。
前者只能对Collection进行遍历和执行任何基本操作，而后者将Collection拆分为子集，并在每个子集上并行执行不同的操作，从而使其成为线程安全的。
5.1 使用Iterator进行迭代
@Test
void whenIteratingWithIterator_assertThatElementIsPresent(){
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add(0);
linkedHashSet.add(1);
linkedHashSet.add(2);
Iterator<Integer> iterator = linkedHashSet.iterator();
for (int i = 0; i < linkedHashSet.size(); i++) {
int nextData = iterator.next();
assertEquals(i, nextData);
}
}
5.2 使用Spliterator进行迭代
@Test
void whenIteratingWithSpliterator_assertThatElementIsPresent(){
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add(0);
linkedHashSet.add(1);
linkedHashSet.add(2);
Spliterator<Integer> spliterator = linkedHashSet.spliterator();
AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
spliterator.forEachRemaining(data -> {
assertEquals(counter.get(), (int)data);
counter.getAndIncrement();
});
}
6. 从LinkedHashSet中删除元素
以下是从LinkedHashSet中删除元素的不同方法：
6.1 remove()
如果我们知道要删除的确切元素，则此方法会从Set中删除一个元素。它接收一个参数，该参数是我们要删除的实际元素，如果成功删除则返回true，否则返回false：
@Test
void whenRemovingAnElement_shouldRemoveElement(){
Collection<String> data = Arrays.asList("first", "second", "third", "fourth", "fifth");
LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>(data);
assertTrue(linkedHashSet.remove("second"));
assertFalse(linkedHashSet.contains("second"));
}
6.2 removeIf()
removeIf()方法删除满足指定谓词条件的元素。下面的示例删除了LinkedHashSet中大于2的所有元素：
@Test
void whenRemovingAnElementGreaterThanTwo_shouldRemoveElement(){
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add(0);
linkedHashSet.add(1);
linkedHashSet.add(2);
linkedHashSet.add(3);
linkedHashSet.add(4);
linkedHashSet.removeIf(data -> data > 2);
assertFalse(linkedHashSet.contains(3));
assertFalse(linkedHashSet.contains(4));
}
6.3 使用Iterator删除
迭代器也是我们可以用来从LinkedHashSet中删除元素的另一个选项，Iterator的remove()方法删除Iterator当前所在的元素：
@Test
void whenRemovingAnElementWithIterator_shouldRemoveElement(){
LinkedHashSet<Integer> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();
linkedHashSet.add(0);
linkedHashSet.add(1);
linkedHashSet.add(2);
Iterator<Integer> iterator = linkedHashSet.iterator();
int elementToRemove = 1;
assertTrue(linkedHashSet.contains(elementToRemove));
while(iterator.hasNext()){
if(elementToRemove == iterator.next()){
iterator.remove();
}
}
assertFalse(linkedHashSet.contains(elementToRemove));
}
7. 总结
在本文中，我们研究了Java Collection库中的LinkedHashSet数据结构。我们演示了如何通过不同的构造函数创建LinkedHashSet，添加和删除元素，以及遍历它。我们还了解了该数据结构的底层、它相对于HashSet的优势以及其常见操作的时间复杂度。
与往常一样，本教程的完整源代码可在GitHub上获得。
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