Java集合中key的唯一性

在Java中，集合是一种常用的数据结构，用于存储和操作一组相关的对象。集合框架提供了许多不同类型的集合类，每种类都有其特定的用途和特点。其中一种重要的特性是集合中的key（键）不能重复。

为什么key不能重复？

在讨论key不能重复之前，让我们先了解一下什么是key。在Java中，key是用于唯一标识集合中的元素的值。key可以是任何对象，但必须是可比较的。集合类根据key来确定元素的位置，查找元素的效率取决于key的唯一性。

假设我们有一个存储学生信息的集合，每个学生对象都有一个唯一的学号作为key。如果两个学生的学号相同，那么它们将被视为同一个学生，这显然是不合理的。因此，保持key的唯一性是确保集合中元素的正确性和一致性的重要条件。

不同集合类中的key唯一性

Java集合框架提供了许多不同类型的集合类，每种类都实现了不同的接口，并提供了不同的功能。下面我们将重点介绍几种常用的集合类，以及它们如何保证key的唯一性。

1. Set接口

Set是一种不允许key重复的集合类。它继承自Collection接口，并添加了对key唯一性的约束。Set接口的常用实现类有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。

HashSet

HashSet是基于哈希表实现的，它使用哈希算法来确定元素的位置。在向HashSet中添加元素时，它会计算元素的哈希码，并根据哈希码找到对应的存储位置。如果两个元素的哈希码相同，HashSet会使用equals方法来比较它们的值是否相等，如果相等则视为重复元素，不会被添加进集合。

下面是一个使用HashSet的示例代码：

HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("apple");
set.add("banana");
set.add("apple");
System.out.println(set); // 输出：[apple, banana]

上述代码中，尝试向HashSet中添加两个相同的"apple"元素，但只有一个会被成功添加进集合，因为HashSet要求元素的唯一性。

TreeSet

TreeSet是基于红黑树实现的，它使用自然排序或指定的比较器来确定元素的位置。当向TreeSet中添加元素时，它会根据元素的值进行排序，并将元素插入到适当的位置。如果两个元素的值相同，TreeSet会认为它们是重复的元素，不会被添加进集合。

下面是一个使用TreeSet的示例代码：

TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(1);
set.add(2);
set.add(1);
System.out.println(set); // 输出：[1, 2]

在上述代码中，尝试向TreeSet中添加两个相同的整数1，但只有一个会被成功添加进集合，因为TreeSet要求元素的唯一性。

LinkedHashSet

LinkedHashSet是基于哈希表和链表实现的，它使用哈希算法来确定元素的位置，并使用链表来维护元素的插入顺序。当向LinkedHashSet中添加元素时，它会根据元素的哈希码找到对应的存储位置，并将元素插入到链表的末尾。如果两个元素的哈希码相同，LinkedHashSet会使用equals方法来比较它们的值是否相等，如果相等则视为重复元素，不会被添加进集合。

下面是一个使用LinkedHashSet的示例代码：

LinkedHashSet<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("apple");
set.add("banana");
set.add("apple");
System.out.println(set); //