Java集合之Set

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Set 是 Java 中常用集合之一，其重点实现类包括 HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet。

HashSet

HashSet 通过 hash 表存储元素 ，其底层是 HashMap。HashSet 的数据就是 HashMap 的键，HashMap 的值为空对象。

1. HashSet 的底层是什么？

由其构造方法可以发现，当我们创建一个 HashSet 对象时，其实就是创建了一个键为指定数据，值为空 Object 类型的 HashMap。

 // 用来存储 HashSet 数据的变量
 private transient HashMap<E,Object> map;
 
 public HashSet() {
     map = new HashMap<>();
 }
 
 public boolean add(E e) {
     // PRESENT 为 Object 类型的空对象 
     return map.put(e, PRESENT)==null;
 }

2. HashSet 的初始容量是多少，负载因子是多少？

因为 HashSet 的底层是 HashMap，所以其初始容量为 16，负载因子为 0.75。同样也可以根据其构造方法推测出该值。

 public HashSet(Collection<? extends E> c) {
     map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
     ...
 }

3. HashSet 能保证保证元素的顺序吗？

HashSet 通过 hash 表存储元素，因此一般认为 HashSet 插入的元素是无序的。但是也可以通过指定构造方法（该方法的权限为 default）来保持插入数据的顺序，此时其底层为 LinkedHashMap。而这也就是为什么 LinkedHashSet 能维持元素有序的原因。

 HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
     map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
 }

LinkedHashSet

LinkedHashSet 的底层为 LinkedHashMap，其链表保证了元素的插入与遍历顺序，哈希表保证了元素的唯一性。LinkedHashSet 的初始容量同样为 16，负载因子为 0.75。

 public LinkedHashSet() {
     super(16, .75f, true);
 }

TreeSet

TreeSet 通过二叉树存储数据，其底层是 TreeMap。二叉树结构保证了元素的顺序，默认为自然排序，可以通过实现 Compareable 接口，并重写里面的compareTo() 方法来进行自定义排序。

 public TreeSet() {
     this(new TreeMap<E,Object>());
 }

HashSet 与 LinkedHashSet 的区别

HashSet 不能保证元素的顺序，而 LinkedHashSet 可以保证元素的顺序。

TreeSet 与 LinkedHashSet 的区别

LinkedHashSet 保证的是元素的插入与遍历顺序一致，而 TreeSet 是插入时根据规则排好序，其有序性的意义是不同的。

总结

HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 都是线程不安全的，在多线程环境中，可以使用Collections.synchronizedSet(new HashSet<>())或者new CopyOnWriteArraySet<>()。