精解四大集合框架：Set 核心知识总结

 

et 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。

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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；

 1public interface Set extends Collection { 2    //添加 3    boolean add(E e); 4    boolean addAll(Collection c); 5 6    //删除 7    boolean remove(Object o); 8    boolean removeAll(Collection c); 9    void clear();1011    //长度12    int size();13    //是否为空14    boolean isEmpty();1516    //是否包含17    boolean contains(Object o);18    boolean containsAll(Collection c);19    boolean retainAll(Collection c); 2021    //获取Set集合的迭代器：22    Iterator iterator();2324    //把集合转换成数组25    Object[] toArray();26     T[] toArray(T[] a);2728    //判断元素是否重复，为子类提高重写方法29    boolean equals(Object o);30    int hashCode();31}

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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：

1public class HashSet  extends AbstractSet  implements Set, Cloneable, java.io.Serializable{2    private transient HashMap map;3    //这里这个PRESENT就是作为HashMap中的key4    private static final Object PRESENT = new Object();5    public HashSet() {6        map = new HashMap<>();7    }

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特征：

1. 不可重复

2. 无序

3. 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；

4. 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

 1    //添加 2    public boolean add(E e) { 3        return map.put(e, PRESENT)==null; 4    } 5    //移除 6    public boolean remove(Object o) { 7        return map.remove(o)==PRESENT; 8    } 9    //清空10    public void clear() {11        map.clear();12    }13    //获取迭代器14    public Iterator iterator() {15        return map.keySet().iterator();16    }17    //判断是否为空18    public boolean isEmpty() {19        return map.isEmpty();20    }21    //求集合大小22    public int size() {23        return map.size();24    }

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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

 1public class TreeSet extends AbstractSet implements NavigableSet, Cloneable, java.io.Serializable{ 2 3    private transient NavigableMap m; 4 5    private static final Object PRESENT = new Object(); 6 7    TreeSet(NavigableMap m) { 8        this.m = m; 9    }1011    public TreeSet() {12        this(new TreeMap());13    }

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常用方法

 `1 //求集合大小 2 public int size() { 3     return m.size(); 4 } 5 //判断是否为空 6 public boolean isEmpty() { 7     return m.isEmpty(); 8 } 9 //判断是否包含10 public boolean contains(Object o) {11     return m.containsKey(o);12`

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特征：

1. 不可重复

2. 有序，默认自然升序排序

3. 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；

4. 集合元素不可以为 null

5. 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）;

6. 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。

数据结构：数组 + 双向链表，Entry 结构：before|hash|key|value|next|after，before 和 after 用于维护整个双向链表。

部分源码

 1public class LinkedHashSet extends HashSet implements Set, Cloneable, java.io.Serializable { 2 3    public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) { 4        super(initialCapacity, loadFactor, true); 5    } 6 7    public LinkedHashSet(int initialCapacity) { 8        super(initialCapacity, .75f, true); 9    }1011    public LinkedHashSet() {12        super(16, .75f, true);13    }

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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：

1. 集合元素不可以为 null；

2. 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。