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;
1public interface Set extends Collection { 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();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}
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 }
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
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 }
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 }
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 }
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。
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 }
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。