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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

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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<Eextends Collection<E{
2    //添加
3    boolean add(E e);
4    boolean addAll(Collection<? extends E> c);
5
6    //删除
7    boolean remove(Object o);
8    boolean removeAll(Collection<?> c);
9    void clear();
10
11    //长度
12    int size();
13    //是否为空
14    boolean isEmpty();
15
16    //是否包含
17    boolean contains(Object o);
18    boolean containsAll(Collection<?> c);
19    boolean retainAll(Collection<?> c)
20
21    //获取Set集合的迭代器:
22    Iterator<E> iterator();
23
24    //把集合转换成数组
25    Object[] toArray();
26    <T> T[] toArray(T[] a);
27
28    //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}

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

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<E> 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    }

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:自然升序排序自定义排序

部分源码

 1public class TreeSet<Eextends AbstractSet<Eimplements NavigableSet<E>, Cloneablejava.io.Serializable{
2
3    private transient NavigableMap<E,Object> m;
4
5    private static final Object PRESENT = new Object();
6
7    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
8        this.m = m;
9    }
10
11    public TreeSet() {
12        this(new TreeMap<E,Object>());
13    }

常用方法 

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 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 }

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<Eextends HashSet<Eimplements Set<E>, Cloneablejava.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, .75ftrue);
9    }
10
11    public LinkedHashSet() {
12        super(16, .75ftrue);
13    }

常用方法

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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。