需求背景

今天遇到一个小需求，当用户上传了一个关于用户数据的列表，我们需要将其与数据库中已有的用户数据进行比较。假设数据库中的用户数据存储在集合A中，而用户上传的数据存储在集合B中。我们需要确定集合B中有多少数据在集合A中，以及有多少数据不在集合A中，并记录这些信息到日志中。那么，我们应该如何处理这个需求呢？

解决方案

一、如何查找两个集合的重复数据？

如果两个集合中存放的都是String类型数据，那这个操作就会简单很多，这里先初始化一下两个集合的数据作为参考，接着给大家一些参考的方法

List<String> listA = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date"); 
List<String> listB = Arrays.asList("Banana", "Date", "Fig", "Grape");

1、使用retainAll()

retainAll()方法会修改原始的集合A，使其只包含同时存在于集合A和集合B中的元素。

// 直接在集合A上使用retainAll()方法，它会保留只存在于集合A和集合B中的元素 
listA.retainAll(listB); 
System.out.println("Elements in both lists: " + listA);

2、使用stream()和filter()

// 使用stream()方法和filter()方法找到两个集合的交集
List<String> intersection = listA.stream()
    .filter(listB::contains)
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println("Elements in both lists: " + intersection);

3、使用stream()和anyMatch()

// 使用anyMatch()检查集合A中的每个元素是否在集合B中
List<String> intersection = listA.stream()
    .filter(element -> listB.anyMatch(b -> b.equals(element)))
    .collect(Collectors.toList());

System.out.println("Elements in both lists: " + intersection);

上面的代码使用 listB.anyMatch(b -> b.equals(element))。对于 listA 中的每个元素，它创建一个新的流来遍历 listB 的所有元素，直到找到相等的元素或遍历完所有元素。每次调用 anyMatch 都会遍历 listB，这同样是一个 O(n) 操作；但它在内部使用了流，这会增加额外的开销。

4、使用Collection的intersection()

如果你想要获取两个集合的交集，可以使用Collection接口提供的intersection()方法：

Set<String> intersectionSet = new HashSet<>(listA);
intersectionSet.retainAll(listB);

List<String> intersection = new ArrayList<>(intersectionSet);
System.out.println("Elements in both lists: " + intersection);

5、查询集合B中不与集合A重合的数据

这时候如果要查询包含集合B中不与集合A重合的数据，我们只要简单修改一下上面的方法即可，我们还是使用Java 8的Stream API来创建一个新的集合，这个集合包含集合B中独有的元素。

// 使用Stream API找出集合B中不包含在集合A中的元素
List<String> uniqueInB = listB.stream()
    .filter(element -> !listA.contains(element))
    .collect(Collectors.toList());

// 打印集合B中不和集合A重合的数据
System.out.println("Elements in list B only: " + uniqueInB);

在数据量不大的情况下，使用Stream API的方法通常是足够高效的，并且代码简洁易读。如果数据量非常大，您可能需要考虑其他方法，例如将集合转换为HashSet以提高查找效率，或者使用并行流（parallel streams）来利用多核处理器。

二、假设集合A的数据更多，该如何优化？

如果集合A的数据比集合B中的数据更多，为了提高效率，我们可以做一些调整。这里有两个优化点：

1. 我们使用了listB::contains来检查一个元素是否在集合B中。如果集合A更大，那么使用listA::contains可能会更高效，因为遍历较小的集合将减少必要的contains检查次数。
2. .contains 方法的性能取决于被搜索的集合的类型。对于ArrayList，contains 方法的时间复杂度是 O(n)，它会遍历整个列表来查找元素，而对于HashSet，时间复杂度是 O(1)，因为它使用哈希表进行查找。我们这时候就可以将集合A转换为一个HashSet。

完整的示例代码：

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;

// 假设集合A和集合B已经初始化
List<String> listA = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry", "Date", "Fig", "Grape");
List<String> listB = Arrays.asList("Banana", "Date", "Fig");

// 将集合A转换为HashSet，以提高查找效率
Set<String> setA = new HashSet<>(listA);

// 生成集合C，保存集合A和集合B的重合数据
List<String> listC = listB.stream()
    .filter(setA::contains) // 使用HashSet来检查交集，提高效率
    .collect(Collectors.toList()); // 收集结果到一个新的列表

// 生成集合D，保存集合B中没有和集合A重合的数据
List<String> listD = listB.stream()
    .filter(element -> !setA.contains(element)) // 使用HashSet来检查差异，提高效率
    .collect(Collectors.toList()); // 收集结果到一个新的列表

// 打印结果
System.out.println("List C (common elements): " + listC);
System.out.println("List D (unique to list B): " + listD);

补充说明：

如果集合A和集合B都是使用List实现，那么两种方法的时间复杂度在本质上是相同的。每次调用contains方法时，都会在另一个列表上进行线性搜索，这意味着每次调用的时间复杂度都是O(n)。

对集合A中的每个元素调用listB::contains，如果集合A有n个元素，集合B有m个元素，那么总的时间复杂度就是O(n*m)。

对集合B中的每个元素调用listA::contains，同样地，如果集合A有n个元素，集合B有m个元素，那么总的时间复杂度也是O(n*m)。

如果集合A远大于集合B，遍历较小的集合B通常在实际应用中效率更高，即使时间复杂度在理论上是相等的。这是因为较小的集合遍历次数更少，从而减少了实际执行的总步骤数。不过，这种效率的差异只能在实际运行时才能体现。

三、如果集合中存放的是对象，该如何操作？

通常情况下，我们不会在集合中存放字符串，都是放一些对象数据，这时候该如何获取呢？在这里我们定义一个Person作为示例，假设Person对象在name和age属性都相同时被认为是相等的。

在Java中使用contains方法来检查一个集合是否包含某个对象时，就需要重写对象的equals和hashCode方法。这是因为contains方法的实现依赖于equals方法来比较对象，而hashCode方法则用于快速查找和确定对象在散列数据结构（如HashSet或HashMap）中的位置。

equals和hashCode方法之间有一个重要的一致性约定：

• 如果两个对象根据equals方法是相等的，那么它们的hashCode方法也必须返回相同的值。
• 如果两个对象的hashCode值不同，那么它们一定不相等（根据equals方法）。

这个约定对于HashSet、HashMap等集合的正确运作至关重要。如果你只重写了equals方法而没有重写hashCode方法，可能会导致集合的行为不符合预期，例如，即使两个对象相等，HashSet也可能认为它们是不同的对象并存储两个副本。

示例代码

public class Person {
    private String name;
    private int age;

    // 构造函数、getter和setter省略

    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        if (this == o) return true; // 如果是同一个对象，直接返回true
        if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false; // 如果对象为空或者类类型不一致，返回false

        Person person = (Person) o; // 向下转型

        // 比较name和age属性
        return Objects.equals(name, person.name) && age == person.age;
    }

    @Override
    public int hashCode() {
        // 使用31作为质数，可以减少哈希冲突
        int result = 17;
        result = 31 * result + Objects.hashCode(name); // 根据name计算哈希码
        result = 31 * result + Integer.hashCode(age); // 根据age计算哈希码
        return result;
    }
}

在这个实现中，equals方法首先检查是否是同一个对象，然后检查对象是否为空或者是否是不同的类型。如果这些检查都通过了，它会通过Objects.equals方法比较name属性，并直接比较age属性的值。

hashCode方法使用了一个固定的质数（在这里是17）作为初始哈希码。然后，它使用31作为乘数（31是一个质数，通常用于计算哈希码，因为它有助于避免哈希冲突）。hashCode方法分别对name和age属性调用Objects.hashCode和Integer.hashCode方法来计算它们的哈希码，并将它们组合起来。