HashSet中removeAll方法的性能

1.概述

HashSet是用於存儲唯一元素的集合。

在本教程中,我們將討論java.util.HashSet類中removeAll()方法的性能。

2. HashSet.removeAll()

removeAll collection中包含的所有元素:

Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();

 set.add(1);

 set.add(2);

 set.add(3);

 set.add(4);



 Collection<Integer> collection = new ArrayList<Integer>();

 collection.add(1);

 collection.add(3);



 set.removeAll(collection);



 Integer[] actualElements = new Integer[set.size()];

 Integer[] expectedElements = new Integer[] { 2, 4 };

 assertArrayEquals(expectedElements, set.toArray(actualElements));

結果,元素1和3將被從集合中刪除。

3.內部實施和時間複雜性

The removeAll()方法確定哪個較小(集合或集合)。這是通過在集合和集合上size()

如果集合的元素少於集合的元素,則它將以時間複雜度O( n )遍歷指定的集合。它還檢查元素是否存在於時間複雜度為O(1)的集合中。並且如果存在該元素,則使用集合的remove()方法將其從集合中刪除,該方法的時間複雜度為O(1)。因此,總體時間複雜度為O( n

如果集合中的元素少於集合,則使用O( n )對該集合進行迭代。 contains()方法檢查集合中是否存在每個元素。並且如果存在這樣的元素,則將該元素從集合中移除。因此,這取決於contains()方法的時間複雜度。

現在,在這種情況下,如果集合是ArrayList contains()方法的時間複雜度為O( m )。因此,從集合中ArrayList存在的所有元素的總時間複雜度n * m

如果該集合再次為HashSet contains()方法的時間複雜度為O(1)。因此,從集合中HashSet存在的所有元素的總體時間複雜度n

4.表現

為了查看以上三種情況之間的性能差異,讓我們編寫一個簡單的JMH基準測試。

對於第一種情況,我們將初始化集合和集合,集合中的元素比集合多。在第二種情況下,我們將初始化集合和集合,集合中的元素要多於集合。在第三種情況下,我們將初始化2套,其中第二套具有比第一套更多的元素:

@BenchmarkMode(Mode.AverageTime)

 @OutputTimeUnit(TimeUnit.NANOSECONDS)

 @Warmup(iterations = 5)

 public class HashSetBenchmark {



 @State(Scope.Thread)

 public static class MyState {

 private Set employeeSet1 = new HashSet<>();

 private List employeeList1 = new ArrayList<>();

 private Set employeeSet2 = new HashSet<>();

 private List employeeList2 = new ArrayList<>();

 private Set<Employee> employeeSet3 = new HashSet<>();

 private Set<Employee> employeeSet4 = new HashSet<>();



 private long set1Size = 60000;

 private long list1Size = 50000;

 private long set2Size = 50000;

 private long list2Size = 60000;

 private long set3Size = 50000;

 private long set4Size = 60000;



 @Setup(Level.Trial)

 public void setUp() {

 // populating sets

 }

 }

 }

之後,我們添加基準測試:

@Benchmark

 public boolean given_SizeOfHashsetGreaterThanSizeOfCollection_whenRemoveAllFromHashSet_thenGoodPerformance(MyState state) {

 return state.employeeSet1.removeAll(state.employeeList1);

 }



 @Benchmark

 public boolean given_SizeOfHashsetSmallerThanSizeOfCollection_whenRemoveAllFromHashSet_thenBadPerformance(MyState state) {

 return state.employeeSet2.removeAll(state.employeeList2);

 }



 @Benchmark

 public boolean given_SizeOfHashsetSmallerThanSizeOfAnotherHashSet_whenRemoveAllFromHashSet_thenGoodPerformance(MyState state) {

 return state.employeeSet3.removeAll(state.employeeSet4);

 }

結果如下:

Benchmark Mode Cnt Score Error Units

 HashSetBenchmark.testHashSetSizeGreaterThanCollection avgt 20 2700457.099 ± 475673.379 ns/op

 HashSetBenchmark.testHashSetSmallerThanCollection avgt 20 31522676649.950 ± 3556834894.168 ns/op

 HashSetBenchmark.testHashSetSmallerThanOtherHashset avgt 20 2672757.784 ± 224505.866 ns/op

我們可以看到, HashSet的元素少於Collection HashSet.removeAll()表現非常差,後者作為參數傳遞給removeAll()方法。但是,當另一個集合再次是HashSet ,則性能良好。

5.結論

在本文中,我們看到了HashSet removeAll()當集合中的元素少於集合時, removeAll()的性能取決於集合contains()方法的時間複雜度。