本篇内容介绍了“分析Java Set集合”的有关知识，在实际案例的操作过程中，不少人都会遇到这样的困境，接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧！希望大家仔细阅读，能够学有所成！
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01. 摘要
“关于 Set 接口，在实际开发中，其实很少用到，但是如果你出去面试，它可能依然是一个绕不开的话题。
言归正传，废话咱们也不多说了，相信使用过 Set 集合类的朋友都知道，Set集合的特点主要有：元素不重复、存储无序的特点。
啥意思呢?你可以理解为，向一个瓶子里面扔东西，这些东西没有记号是第几个放进去的，但是有一点就是这个瓶子里面不会有重样的东西。
细细思考，你会发现， Set 集合的这些特性正处于 List 集合和 Map 集合之间，为什么这么说呢?之前的集合文章中，咱们了解到，List 集合的特点就是存取有序，本质是一个有序数组，每个元素依次按照顺序存储;Map 集合主要用于存放键值对，虽然底层也是用数组存放，但是元素在数组中的下标是通过哈希算法计算出来的，数组下标无序。
而 Set 集合，在元素存储方面，注重独立无二的特性，如果某个元素在集合中已经存在，不会存储重复的元素，同时，集合存储的是元素，不像 Map 集合那样存储的是键值对。
具体的分析，咱们慢慢道来，打开 Set 集合，主要实现类有 HashSet、LinkedHashSet 、TreeSet 、EnumSet( RegularEnumSet、JumboEnumSet )等等，总结 Set 接口实现类，图如下：
由图中的继承关系，可以知道，Set 接口主要实现类有 AbstractSet、HashSet、LinkedHashSet 、TreeSet 、EnumSet( RegularEnumSet、JumboEnumSet )，其中 AbstractSet、EnumSet 属于抽象类，EnumSet 是在 jdk1.5 中新增的，不同的是 EnumSet 集合元素必须是枚举类型。
HashSet 是一个输入输出无序的集合，集合中的元素基于 HashMap 的 key 实现，元素不可重复;
LinkedHashSet 是一个输入输出有序的集合，集合中的元素基于 LinkedHashMap 的 key 实现，元素也不可重复;
TreeSet 是一个排序的集合，集合中的元素基于 TreeMap 的 key 实现，同样元素不可重复;
EnumSet 是一个与枚举类型一起使用的专用 Set 集合，其中 RegularEnumSet 和 JumboEnumSet 不能单独实例化，只能由 EnumSet 来生成，同样元素不可重复;
下面咱们来对各个主要实现类进行一一分析!
02. HashSet
HashSet 是一个输入输出无序的集合，底层基于 HashMap 来实现，HashSet 利用 HashMap 中的key元素来存放元素，这一点我们可以从源码上看出来，阅读源码如下：
public class HashSet extends AbstractSet implements Set, Cloneable, java.io.Serializable{ // HashMap 变量 private transient HashMap map; /**HashSet 初始化*/ public HashSet() { //默认实例化一个 HashMap map = new HashMap<>(); } }
add方法
打开HashSet的add()方法，源码如下：
public boolean add(E e) { //向 HashMap 中添加元素 return map.put(e, PRESENT)==null; }其中变量PRESENT，是一个非空对象，源码部分如下：
private static final Object PRESENT = new Object();
可以分析出，当进行add()的时候，等价于
HashMap map = new HashMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素
在之前的集合文章中，咱们了解到 HashMap 在添加元素的时候 ，通过equals()和hashCode()方法来判断传入的key是否相同，如果相同，那么 HashMap 认为添加的是同一个元素，反之，则不是。
从源码分析上可以看出，HashSet 正是使用了 HashMap 的这一特性，实现存储元素下标无序、元素不会重复的特点。
remove方法
HashSet 的删除方法，同样如此，也是基于 HashMap 的底层实现，源码如下：
public boolean remove(Object o) { //调用HashMap 的remove方法，移除元素 return map.remove(o)==PRESENT; }查询方法
HashSet 没有像 List、Map 那样提供 get 方法，而是使用迭代器或者 for 循环来遍历元素，方法如下：
public static void main(String[] args) { Set hashSet = new HashSet(); System.out.println("HashSet初始容量大小："+hashSet.size()); hashSet.add("1"); hashSet.add("2"); hashSet.add("3"); hashSet.add("3"); hashSet.add("2"); hashSet.add(null); //相同元素会自动覆盖 System.out.println("HashSet容量大小："+hashSet.size()); //迭代器遍历 Iterator iterator = hashSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ String str = iterator.next(); System.out.print(str + ","); } System.out.println("\n==========="); //增强for循环 for (String str : hashSet) { System.out.print(str + ","); } }输出结果：
HashSet初始容量大小：0 HashSet容量大小：4 null,1,2,3, =========== null,1,2,3,
需要注意的是，HashSet 允许添加为null的元素。
03. LinkedHashSet
LinkedHashSet 是一个输入输出有序的集合，继承自 HashSet，但是底层基于 LinkedHashMap 来实现。
如果你之前了解过 LinkedHashMap，那么你一定知道，它也继承自 HashMap，唯一有区别的是，LinkedHashMap 底层数据结构基于循环链表实现，并且数组指定了头部和尾部，虽然数组的下标存储无序，但是却可以通过数组的头部和尾部，加上循环链表，依次可以查询到元素存储的过程，从而做到输入输出有序的特点。
如果还不了解 LinkedHashMap 的实现过程，可以参阅集合系列中关于 LinkedHashMap 的实现过程文章。
阅读 LinkedHashSet 的源码，类定义如下：
public class LinkedHashSet extends HashSet implements Set, Cloneable, java.io.Serializable { public LinkedHashSet() { //调用 HashSet 的方法 super(16, .75f, true); } }
查询源码，super调用的方法，源码如下：
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) { //初始化一个 LinkedHashMap map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor); }add方法
LinkedHashSet没有重写add方法，而是直接调用HashSet的add()方法，因为map的实现类是LinkedHashMap，所以此处是向LinkedHashMap中添加元素，当进行add()的时候，等价于
HashMap map = new LinkedHashMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素
remove方法
LinkedHashSet也没有重写remove方法，而是直接调用HashSet的删除方法，因为LinkedHashMap没有重写remove方法，所以调用的也是HashMap的remove方法，源码如下：
public boolean remove(Object o) { //调用HashMap 的remove方法，移除元素 return map.remove(o)==PRESENT; }查询方法
同样的，LinkedHashSet 没有提供 get 方法，使用迭代器或者 for 循环来遍历元素，方法如下：
public static void main(String[] args) { Set linkedHashSet = new LinkedHashSet(); System.out.println("linkedHashSet初始容量大小："+linkedHashSet.size()); linkedHashSet.add("1"); linkedHashSet.add("2"); linkedHashSet.add("3"); linkedHashSet.add("3"); linkedHashSet.add("2"); linkedHashSet.add(null); linkedHashSet.add(null); System.out.println("linkedHashSet容量大小："+linkedHashSet.size()); //迭代器遍历 Iterator iterator = linkedHashSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ String str = iterator.next(); System.out.print(str + ","); } System.out.println("\n==========="); //增强for循环 for (String str : linkedHashSet) { System.out.print(str + ","); } }输出结果：
linkedHashSet初始容量大小：0 linkedHashSet容量大小：4 1,2,3,null, =========== 1,2,3,null,
可见，LinkedHashSet 与 HashSet 相比，LinkedHashSet 输入输出有序。
04. TreeSet
TreeSet 是一个排序的集合，实现了NavigableSet、SortedSet、Set接口，底层基于 TreeMap 来实现。TreeSet 利用 TreeMap 中的key元素来存放元素，这一点我们也可以从源码上看出来，阅读源码，类定义如下：
public class TreeSet extends AbstractSet implements NavigableSet, Cloneable, java.io.Serializable { //TreeSet 使用NavigableMap接口作为变量 private transient NavigableMap m; /**对象初始化*/ public TreeSet() { //默认实例化一个 TreeMap 对象 this(new TreeMap()); } //对象初始化调用的方法 TreeSet(NavigableMap m) { this.m = m; } }
new TreeSet<>()对象实例化的时候，表达的意思，可以简化为如下：
NavigableMap m = new TreeMap();
因为TreeMap实现了NavigableMap接口，所以没啥问题。
public class TreeMap extends AbstractMap implements NavigableMap, Cloneable, java.io.Serializable{ ...... }
add方法
打开TreeSet的add()方法，源码如下：
public boolean add(E e) { //向 TreeMap 中添加元素 return m.put(e, PRESENT)==null; }其中变量PRESENT，也是是一个非空对象，源码部分如下：
private static final Object PRESENT = new Object();
可以分析出，当进行add()的时候，等价于
TreeMap map = new TreeMap<>(); map.put(e, new Object());//e 表示要添加的元素
TreeMap 类主要功能在于，给添加的集合元素，按照一个的规则进行了排序，默认以自然顺序进行排序，当然也可以自定义排序，比如测试方法如下：
public static void main(String[] args) { Map initMap = new TreeMap(); initMap.put("4", "d"); initMap.put("3", "c"); initMap.put("1", "a"); initMap.put("2", "b"); //默认自然排序，key为升序 System.out.println("默认 排序结果:" + initMap.toString()); //自定义排序，在TreeMap初始化阶段传入Comparator 内部对象 Map comparatorMap = new TreeMap(new Comparator() { @Override public int compare(String o1, String o2){ //根据key比较大小，采用倒叙，以大到小排序 return o2.compareTo(o1); } }); comparatorMap.put("4", "d"); comparatorMap.put("3", "c"); comparatorMap.put("1", "a"); comparatorMap.put("2", "b"); System.out.println("自定义 排序结果:" + comparatorMap.toString()); }输出结果：
默认 排序结果:{1=a, 2=b, 3=c, 4=d} 自定义 排序结果:{4=d, 3=c, 2=b, 1=a}相信使用过TreeMap的朋友，一定知道TreeMap会自动将key按照一定规则进行排序，TreeSet正是使用了TreeMap这种特性，来实现添加的元素集合，在输出的时候，其结果是已经排序好的。
如果您没看过源码TreeMap的实现过程，可以参阅集合系列文章中TreeMap的实现过程介绍，或者阅读 jdk 源码。
remove方法
TreeSet 的删除方法，同样如此，也是基于 TreeMap 的底层实现，源码如下：
public boolean remove(Object o) { //调用TreeMap 的remove方法，移除元素 return m.remove(o)==PRESENT; }查询方法
TreeSet 没有重写 get 方法，而是使用迭代器或者 for 循环来遍历元素，方法如下：
public static void main(String[] args) { Set treeSet = new TreeSet<>(); System.out.println("treeSet初始容量大小："+treeSet.size()); treeSet.add("1"); treeSet.add("4"); treeSet.add("3"); treeSet.add("8"); treeSet.add("5"); System.out.println("treeSet容量大小："+treeSet.size()); //迭代器遍历 Iterator iterator = treeSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ String str = iterator.next(); System.out.print(str + ","); } System.out.println("\n==========="); //增强for循环 for (String str : treeSet) { System.out.print(str + ","); } }输出结果：
treeSet初始容量大小：0 treeSet容量大小：5 1,3,4,5,8, =========== 1,3,4,5,8,
自定义排序
使用自定义排序，有 2 种方法，第一种在需要添加的元素类，实现Comparable接口，重写compareTo方法来实现对元素进行比较，实现自定义排序。
方法一
/** * 创建实体类Person实现Comparable接口 */ public class Person implements Comparable{ private int age; private String name; public Person(String name, int age){ this.name = name; this.age = age; } @Override public int compareTo(Person o){ //重写 compareTo 方法，自定义排序算法 return this.age-o.age; } @Override public String toString(){ return name+":"+age; } }
创建一个Person实体类，实现Comparable接口，重写compareTo方法，通过变量age实现自定义排序 测试方法如下：
public static void main(String[] args) { Set treeSet = new TreeSet<>(); System.out.println("treeSet初始容量大小："+treeSet.size()); treeSet.add(new Person("李一",18)); treeSet.add(new Person("李二",17)); treeSet.add(new Person("李三",19)); treeSet.add(new Person("李四",21)); treeSet.add(new Person("李五",20)); System.out.println("treeSet容量大小："+treeSet.size()); System.out.println("按照年龄从小到大，自定义排序结果："); //迭代器遍历 Iterator iterator = treeSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ Person person = iterator.next(); System.out.print(person.toString() + ","); } }输出结果：
treeSet初始容量大小：0 treeSet容量大小：5 按照年龄从小到大，自定义排序结果： 李二:17,李一:18,李三:19,李五:20,李四:21,
方法二
第二种方法是在TreeSet初始化阶段，Person不用实现Comparable接口，将Comparator接口以内部类的形式作为参数，初始化进去，方法如下：
public static void main(String[] args) { //自定义排序 Set treeSet = new TreeSet<>(new Comparator(){ @Override public int compare(Person o1, Person o2) { if(o1 == null || o2 == null){ //不用比较 return 0; } //从小到大进行排序 return o1.getAge() - o2.getAge(); } }); System.out.println("treeSet初始容量大小："+treeSet.size()); treeSet.add(new Person("李一",18)); treeSet.add(new Person("李二",17)); treeSet.add(new Person("李三",19)); treeSet.add(new Person("李四",21)); treeSet.add(new Person("李五",20)); System.out.println("treeSet容量大小："+treeSet.size()); System.out.println("按照年龄从小到大，自定义排序结果："); //迭代器遍历 Iterator iterator = treeSet.iterator(); while (iterator.hasNext()){ Person person = iterator.next(); System.out.print(person.toString() + ","); } }输出结果：
treeSet初始容量大小：0 treeSet容量大小：5 按照年龄从小到大，自定义排序结果： 李二:17,李一:18,李三:19,李五:20,李四:21,
需要注意的是，TreeSet不能添加为空的元素，否则会报空指针错误!
05. EnumSet
EnumSet 是一个与枚举类型一起使用的专用 Set 集合，继承自AbstractSet抽象类。与 HashSet、LinkedHashSet 、TreeSet 不同的是，EnumSet 元素必须是Enum的类型，并且所有元素都必须来自同一个枚举类型，EnumSet 定义源码如下：
public abstract class EnumSet> extends AbstractSet implements Cloneable, java.io.Serializable { ...... }
EnumSet是一个虚类，不能直接通过实例化来获取对象，只能通过它提供的静态方法来返回EnumSet实现类的实例。
EnumSet的实现类有两个，分别是RegularEnumSet、JumboEnumSet两个类，两个实现类都继承自EnumSet。
EnumSet会根据枚举类型中元素的个数，来决定是返回哪一个实现类，当 EnumSet元素中的元素个数小于或者等于64，就会返回RegularEnumSet实例;当EnumSet元素个数大于64，就会返回JumboEnumSet实例。
这一点，我们可以从源码中看出，源码如下：
public static > EnumSet noneOf(Class elementType) { Enum[] universe = getUniverse(elementType); if (universe == null) throw new ClassCastException(elementType + " not an enum"); //当元素个数小于或者等于 64 的时候，返回 RegularEnumSet if (universe.length <= 64) return new RegularEnumSet<>(elementType, universe); else //大于64，返回 JumboEnumSet return new JumboEnumSet<>(elementType, universe); }
noneOf是EnumSet中一个静态方法，用于判断是返回哪一个实现类。
我们来看看当元素个数小于等于64的时候，使用RegularEnumSet的类，源码如下：
class RegularEnumSet> extends EnumSet { /**元素为long型*/ private long elements = 0L; /**添加元素*/ public boolean add(E e) { typeCheck(e); long oldElements = elements; //二进制运算，获取元素 elements |= (1L << ((Enum)e).ordinal()); return elements != oldElements; } }
RegularEnumSet 通过二进制运算得到结果，直接使用long来存放元素。
我们再来看看当元素个数大于64的时候，使用JumboEnumSet的类，源码如下：
class JumboEnumSet> extends EnumSet { /**元素为long型*/ private long elements = 0L; /**添加元素*/ public boolean add(E e) { typeCheck(e); int eOrdinal = e.ordinal(); int eWordNum = eOrdinal >>> 6; long oldElements = elements[eWordNum]; //二进制运算 elements[eWordNum] |= (1L << eOrdinal); //使用数组来操作元素 boolean result = (elements[eWordNum] != oldElements); if (result) size++; return result; } }
JumboEnumSet 也是通过二进制运算得到结果，使用long来存放元素，但是它是使用数组来存放元素。
二者相比，RegularEnumSet 效率比 JumboEnumSet 高些，因为操作步骤少，大多数情况下返回的是 RegularEnumSet，只有当枚举元素个数超过 64 的时候，会使用 JumboEnumSet。
添加元素
新建一个EnumEntity的枚举类型，定义2个参数。
public enum EnumEntity { WOMAN,MAN; }创建一个空的 EnumSet!
//创建一个 EnumSet，内容为空 EnumSet noneSet = EnumSet.noneOf(EnumEntity.class); System.out.println(noneSet);
输出结果：
[]
创建一个 EnumSet，并将枚举类型的元素全部添加进去!
//创建一个 EnumSet，将EnumEntity 元素内容添加到EnumSet中 EnumSet allSet = EnumSet.allOf(EnumEntity.class); System.out.println(allSet);
输出结果：
[WOMAN, MAN]
创建一个 EnumSet，添加指定的枚举元素!
//创建一个 EnumSet，添加 WOMAN 到 EnumSet 中 EnumSet customSet = EnumSet.of(EnumEntity.WOMAN); System.out.println(customSet);
查询元素
EnumSet与HashSet、LinkedHashSet、TreeSet一样，通过迭代器或者 for 循环来遍历元素，方法如下：
EnumSet allSet = EnumSet.allOf(EnumEntity.class); for (EnumEntity enumEntity : allSet) { System.out.print(enumEntity + ","); }
输出结果：
WOMAN,MAN,
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