Java的Set接口

下班后的爪哇菌

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分类专栏： Java-由浅入深的学习之路文章标签： Set接口 HashSet TreeSet LinkedHashSet Comparable

于 2018-07-30 00:20:02 首次发布

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/lxxiang1/article/details/81277339

本文详细介绍了Java中的Set接口及其三种主要实现类：HashSet、LinkedHashSet和TreeSet。HashSet基于哈希表，不保证元素顺序，但提供高效的添加和查找操作。LinkedHashSet维护插入顺序，而TreeSet按排序顺序存放元素，要求元素实现Comparable接口或提供Comparator。这些类在性能和排序特性上有所不同，适用于不同的应用场景。

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Set接口简介

Set实现类之一：HashSet（散列存放）

Set实现类之二：LinkedHashSet

Set实现类之三：TreeSet（有序存放）

Set接口简介

Set接口是Collection的子接口，set接口没有提供额外的方法。
Set集合不允许包含相同的元素，如果试把两个相同的元素加入同一个 Set 集合中，则添加操作失败。
Set判断两个对象是否相同不是使用 == 运算符，而是根据 equals 方法。
Set接口的实例无法像List接口那样进行双向输出。

Set实现类之一：HashSet（散列存放）

HashSet 是 Set 接口的典型实现，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。大多数时候使用 Set 集合时都使用这个实现类。

HashSet 按 Hash 算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

当向 HashSet 集合中存入一个元素时，HashSet 会调用该对象的 hashCode() 方法来得到该对象的 hashCode 值，然后根据 hashCode 值决定该对象在 HashSet 中的存储位置。

HashSet 不是线程安全的，如果多个线程尝试同时修改 HashSet，则最终结果是不确定的。您必须在多线程访问时显式同步对 HashSet 的并发访问。

HashSet 具有以下特点：

1）不能保证元素的排列顺序（里面不能存放重复元素，而且是采用散列的存储方式）

2）HashSet 不是线程安全的

3）集合元素可以是 null

HashSet 实现了 Set 接口

hashCode() 方法

HashSet 集合判断两个元素相等的标准：两个对象通过 hashCode() 方法比较相等，并且两个对象的 equals() 方法返回值也相等。

如果两个元素的 equals() 方法返回 true，但它们的 hashCode() 返回值不相等，hashSet 将会把它们存储在不同的位置，但依然可以添加成功。

对于存放在Set容器中的对象，对应的类一定要重写equals()和hashCode(Object obj)方法，以实现对象相等规则。

重写 hashCode() 方法的基本原则：

1）在程序运行时，同一个对象多次调用 hashCode() 方法应该返回相同的值

2）当两个对象的 equals() 方法比较返回 true 时，这两个对象的 hashCode() 方法的返回值也应相等

3）对象中用作 equals() 方法比较的 Field，都应该用来计算 hashCode 值

HashSet的实现

对于 HashSet 而言，它是基于 HashMap 实现的， HashSet 底层使用 HashMap 来保存所有元素，因此 HashSet 的实现比较简单，相关 HashSet 的操作，基本上都是直接调用底层 HashMap 的相关方法来完成。

HashSet 的源代码如下：

public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    // 底层使用 HashMap 来保存 HashSet 中所有元素。
    private transient HashMap<E,Object> map;

    // 定义一个虚拟的 Object 对象作为 HashMap 的 value，将此对象定义为 static final。
    private static final Object PRESENT = new Object();
    
    /**
     * 默认的无参构造器，构造一个空的 HashSet。
     *
     * 实际底层会初始化一个空的 HashMap，并使用默认初始容量为 16 和加载因子 0.75。
     */
    public HashSet() {
        map = new HashMap<E,Object>();
    }

    /**
     * 构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set。
     *
     * 实际底层使用默认的加载因子 0.75 和足以包含指定
     * collection 中所有元素的初始容量来创建一个 HashMap。
     * @param c 其中的元素将存放在此 set 中的 collection。
     */
    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<E,Object>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }

    /**
     * 以指定的 initialCapacity 和 loadFactor 构造一个空的 HashSet。
     *
     * 实际底层以相应的参数构造一个空的 HashMap。
     * @param initialCapacity 初始容量。
     * @param loadFactor 加载因子。
     */
    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
    }

    /**
     * 以指定的 initialCapacity 构造一个空的 HashSet。
     *
     * 实际底层以相应的参数及加载因子 loadFactor 为 0.75 构造一个空的 HashMap。
     * @param initialCapacity 初始容量。
     */
    public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<E,Object>(initia