精解四大集合框架：Set核心知识总结

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Set继承于Collection接口，是一个不允许出现重复元素，并且无序的集合，主要有HashSet和TreeSet两大实现类，另外LinkedHashSet也有一定的使用频率。

在判断重复元素的时候，Set集合会调用hashCode()和equal()方法来实现。

类图UML

Set常用方法

与List一样都是接口，Set接口也提供了集合操作的基本方法。Java四大集合之一，但与List不同的是，Set还提供了equals(Object o)和hashCode()，供其子类重写，以实现对集合中插入重复元素的处理；

public interface Set<E> extends Collection<E> {
    //添加
    boolean add(E e);
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

    //删除
    boolean remove(Object o);
    boolean removeAll(Collection<?> c);
    void clear();

    //长度
    int size();
    //是否为空
    boolean isEmpty();

    //是否包含
    boolean contains(Object o);
    boolean containsAll(Collection<?> c);
    boolean retainAll(Collection<?> c); 

    //获取Set集合的迭代器：
    Iterator<E> iterator();

    //把集合转换成数组
    Object[] toArray();
    <T> T[] toArray(T[] a);

    //判断元素是否重复，为子类提高重写方法
    boolean equals(Object o);
    int hashCode();
}

接口里知识定义了方法，具体的实现请看下面两个常用实现类。

HashSet

HashSet 是用来存储没有重复元素的集合类，并且是无序的。实现了 Set 接口。底层其实主要是使用 HashMap 机制实现，所以也是线程不安全。

部分源码：

public class HashSet<E>  extends AbstractSet<E>  implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable{
    private transient HashMap<E,Object> map;
    //这里这个PRESENT就是作为HashMap中的key
    private static final Object PRESENT = new Object();
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

特征：

不可重复
无序
线程不安全，若多个线程同时操作HashSet，必须通过代码实现同步；
集合元素可以是 null，但只能放入一个 null

使用场景：去重、不要求顺序

原理：HashSet底层由HashMap实现，插入的元素被当做是HashMap的key，根据hashCode值来确定集合中的位置，由于Set集合中并没有角标的概念，所以并没有像List一样提供get（）方法。当获取HashSet中某个元素时，只能通过遍历集合的方式进行equals()比较来实现；

常用方法

    //添加
    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
    //移除
    public boolean remove(Object o) {
        return map.remove(o)==PRESENT;
    }
    //清空
    public void clear() {
        map.clear();
    }
    //获取迭代器
    public Iterator<E> iterator() {
        return map.keySet().iterator();
    }
    //判断是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return map.isEmpty();
    }
    //求集合大小
    public int size() {
        return map.size();
    }

正如上面所说，底层使用 HashMap 的 key 不能重复机制来实现没有重复的 HashSet。

TreeSet

TreeSet 实现了 SortedSet 接口，意味着可以排序，它是一个有序并且没有重复的集合类，底层是通过 TreeMap 实现。TreeSet 并不是根据插入的顺序来排序，而是字典自然排序。线程不安全。从名字上可以看出，此集合的实现和树结构有关。与HashSet集合类似，TreeSet也是基于Map来实现，具体实现TreeMap(后面讲解)，其底层结构为红黑树（特殊的二叉查找树）。

TreeSet 支持两种排序方式：自然升序排序和自定义排序。

部分源码

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{

    private transient NavigableMap<E,Object> m;

    private static final Object PRESENT = new Object();

    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }

    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }

常用方法

 //求集合大小
 public int size() {
     return m.size();
 }
 //判断是否为空
 public boolean isEmpty() {
     return m.isEmpty();
 }
 //判断是否包含
 public boolean contains(Object o) {
     return m.containsKey(o);
12 }

特征：

不可重复
有序，默认自然升序排序
线程不安全，若多个线程同时操作HashSet，必须通过代码实现同步；
集合元素不可以为 null
对插入的元素进行排序，是一个有序的集合（主要与HashSet的区别）;
底层使用红黑树结构，而不是哈希表结构；

原理：

TreeSet 底层是基于 treeMap（红黑树结构）实现的，可以自定义比较器对元素进行排序，或是使用元素的自然顺序。

使用场景：去重、要求排序

LinkedHashSet

LinkedHashSet 是使用 HashSet 机制实现，它是一个可以保证插入顺序或是访问顺序，并且没有重复的集合类。线程不安全。

部分源码

public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {

    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }

    public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity, .75f, true);
    }

    public LinkedHashSet() {
        super(16, .75f, true);
    }

常用方法

从这里可以看出，这家伙基本上都是使用HashSet来实现的，所以常用方法和HashSet相同。

特征：

集合元素不可以为 null；
线程不安全。

原理：

LinkedHashSet 底层使用了 LinkedHashMap 机制（比如 before 和 after），加上又继承了 HashSet，所以可以实现既可以保证迭代顺序，又可以达到不出现重复元素。

使用场景：去重、需要保证插入或者访问顺序

HashSet、TreeSet、LinkedHashSet 的区别

HashSet 只去重
TreeSet 去重并排序
LinkedHashSet 去重并保证迭代顺序。