Java 集合学习之Set（HashSet&LinkedHashSet&TreeSet）

最新推荐文章于 2024-07-21 20:42:32 发布

Survivior_Y

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分类专栏： Java

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本文详细介绍了Java中的Set集合，包括HashSet、LinkedHashSet和TreeSet的区别。HashSet基于HashMap实现，无序且非线程安全；LinkedHashSet保持插入顺序，有序且非线程安全；TreeSet使用红黑树，有序并支持自然排序或定制排序。文章通过源码分析和示例代码展示了它们的工作原理和使用方法。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一、Set集合类思维导图

Set：不允许重复的集合。不会有多个元素引用相同的对象。

二、HashSet、LinkedHashSet及TreeSet区别简述

HashSet：继承AbstractSet类，实现Set、Cloneable、Serializable接口，非线程安全，无序

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

LinkedHashSet：继承HashSet，实现Set、Cloneable、java.io.Serializable接口，非线程安全，有序（顺序）

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

TreeSet：继承AbstractSet，实现NavigableSet、Cloneable、java.io.Serializable接口，非线程安全，有序（排序）

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

三、详解及示例说明

HashSet

HashSet底层是基于HashMap实现的，元素是无序的，添加、删除操作复杂度跟HashMap都是o(1)。Map——传送门
部分源码如图。

// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object();
//默认构造函数，实例化一个空的HashMap对象，初始容量16，负载因子0.75
public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
//带参数构造函数
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
    }
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }
public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    }
//采用map.keySet()的迭代器
public Iterator<E> iterator() {
        return map.keySet().iterator();
    }
public int size() {
        return map.size();
    }
public boolean isEmpty() {
        return map.isEmpty();
    }
//set里面放的key-value的key，这里是containsKey
public boolean contains(Object o) {
        return map.containsKey(o);
    }
//add方法，是把Map键值对的形式，构造PRESENT为null添加进去
public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }
public void clear() {
        map.clear();
    }

从上面源码中可以看出，当HashSet集合中添加元素（add方法）时，相当于Map调用put方法，而Map的put方法要求key不能重复。其实本质上是调用对象的HashCode()方法，来获得对象的HashCode值，根据HashCode值决定存放位置。在Java中，每个对象都有HashCode(）方法，存储的是对象在JVM堆上的内存地址，并且都不相同，HashMap中重写了hashCode()和equals() 方法，感兴趣可以去研究下。

public final int hashCode() {return Objects.hashCode(key) ^ Objects.hashCode(value);}

Java规范中

重写equals方法，必须重写hashCode方法，对象相同即equals返回true，hashCode必须相同，如果对象不相同即equals返回false，hashCode可能相同。

对象相等，hashcode一定相等，equals返回true
hashCode值相等，对象不一定相等，因为equals可能返回false
hashCode值不等，对象一定不等
所以equals被覆盖，则hashCode方法也必须被覆盖
hashCode()的默认行为是对堆上的对象产生独特值。如果没有重写hashCode()，则该class的两个对象无论如何都不会相等（即使这两个对象指向相同的数据）。

HashSet常用方法代码示例

package Set;


import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;

public class HashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        HashSet<Integer> set = new HashSet<>();
        set.add(1);
        set.add(3);
        set.add(3);
        //添加重复元素
        System.out.println("添加重复元素：" + set.add(1));
        //输出set大小
        System.out.println("set大小：" + set.size());
        //判断是否包含值
        System.out.println("是否包含1：" + set.contains(1));
        //删除值3
        set.remove(3);
        System.out.println("删除3之后的set：" + set);

        set.add(88);
        set.add(666);
        //遍历set
        //1、foreach遍历
        for (Integer num : set) {
            System.out.print(num + " ");
        }
        System.out.println();
        //2、迭代器遍历
        Iterator<Integer> it = set.iterator();
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
    }
}

LinkedHashSet

继承HashSet，底层由哈希表+双向链表组成，保证了迭代顺序，元素有序且唯一，存取顺序一致，类似于LinkedHashMap，只不过保证元素不重复。

//四个构造函数
public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        super(initialCapacity, loadFactor, true);
    }
public LinkedHashSet(int initialCapacity) {
        super(initialCapacity, .75f, true);
    }
public LinkedHashSet() {
        super(16, .75f, true);
    }
public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c) {
        super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true);
        addAll(c);
    }

//上面构造函数中的super函构造函数
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
        //实例化一个LinkedHashMap
        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

LinkedHashSet没有自己方法，所有方法继承自HashSet，唯一不同的是采用不同对象存储元素，LinkedHashSet存储的是LinkedHashMap的键。

LinkedHashSet常用方法代码示例

package Set;

import java.util.LinkedHashSet;

public class LinkedHashSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedHashSet<Integer> lset = new LinkedHashSet<>();
        lset.add(1);
        lset.add(88);
        lset.add(66);
        //重复元素
        System.out.println("重复元素添加：" + lset.add(88));
        ;
        lset.add(9999);
        //foreach遍历，可以看到结果按插入顺序输出
        for (Integer num : lset) {
            System.out.print(num + " ");
        }
    }
}

TreeSet

底层是红黑树，非线程安全，对元素排序时，如果采用空参构造函数则自然排序，否则采用比较器排序。类似TreeMap

默认自然排序示例代码如下

package Set;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
        set.add(8);
        set.add(1);
        set.add(6);
        set.add(2);
        Iterator<Integer> it = set.iterator();
        //按照key值排序过的
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
    }
}

这里key为什么能够自然排序，其实是Integer类继承了Comparable接口

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer>

如果要排序的key值类型没有实现排序，那么程序就会运行报错，如下图会报错

package Set;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {
    static class bird {
        int age;

        public bird(int age) {
            this.age = age;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<bird> set = new TreeSet<>();
        set.add(new bird(8));
        set.add(new bird(1));
        set.add(new bird(2));
        set.add(new bird(6));
        Iterator<bird> it = set.iterator();
        ///这里key值是bird类，本身是无序的，虽然编译没错，但是TreeSet是有序的
        //所以这样运行时会报错的bird cannot be cast to java.lang.Comparable
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
    }
}

Comparable接口排序示例代码如下

package Set;

import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;

public class TreeSetDemo {
    static class bird implements Comparable<bird> {
        int age;

        public bird(int age) {
            this.age = age;
        }

        public int getAge() {
            return this.age;
        }

        @Override
        public int compareTo(bird b) {
            return this.age - b.age;
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<bird> set = new TreeSet<>();
        set.add(new bird(8));
        set.add(new bird(1));
        set.add(new bird(2));
        set.add(new bird(6));
        Iterator<bird> it = set.iterator();
        ///这里key值是bird类，本身是无序的，虽然编译没错，但是TreeSet是有序的
        //所以这样运行时会报错的bird cannot be cast to java.lang.Comparable
        while (it.hasNext()) {
            System.out.print(it.next().getAge() + " ");
        }
    }
}

未完待续......

本博客是个人学习总结，参考学习了很多知识（网络&源码&书），如果内容有误或者有资料参考未列举出来，欢迎交流~

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2019.12.14 更新

set，map，list相互转换

        Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
        map.put("sss", "sssss");
        List<String> list = new ArrayList<String>(map.keySet());
        System.out.println(list);
        list.add("sss");
        System.out.println(list);
        Set<String>set=new HashSet<String>(list);
        System.out.println(set);