1 Set
java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样继承自Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。与List接口不同的是，Set接口中元素无序且不重复，刚好全与list相反，set会以某种规则保证存入的元素不出现重复。
1.1 HashSet
java.util.HashSet是Set接口的一个实现类，它所存储的元素是不可重复、无序(即存取顺序不一致)。java.util.HashSet底层的实现其实是一个java.util.HashMap支持。
HashSet是根据对象的哈希值来确定元素在集合中的存储位置，因此具有良好的存取和查找性能。保证元素唯一性的方式依赖于：hashCode与equals方法。
1.1.1 存储结构
HashSet底层存储结构是哈希表。在JDK1.8之前，哈希表底层采用数组+链表实现，即使用链表处理冲突，同一hash值的链表都存储在一个链表里。但是当位于一个桶中的元素较多，即hash值相等的元素较多时，通过key值依次查找的效率较低。而JDK1.8中，哈希表存储采用数组+链表+红黑树实现，当链表长度超过阈值（8）时，将链表转换为红黑树，这样大大减少了查找时间。
简单的来说，哈希表是由数组+链表+红黑树（JDK1.8增加了红黑树部分）实现的，如下图所示。
看到这张图就有童鞋要问了，这个是怎么存储的呢？看下图就明白了
JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
1.1.2 源码分析
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>(initialCapacity);
}
/**
* 以指定的initialCapacity和loadFactor构造一个新的空链接哈希集合。
* 此构造函数为包访问权限，不对外公开，实际只是是对LinkedHashSet的支持。
*
* 实际底层会以指定的参数构造一个空LinkedHashMap实例来实现。
* @param initialCapacity 初始容量。
* @param loadFactor 加载因子。
* @param dummy 标记。
*/
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {
map = new LinkedHashMap<E,Object>(initialCapacity, loadFactor);
}
/**
* 返回对此set中元素进行迭代的迭代器。返回元素的顺序并不是特定的。
*
* 底层实际调用底层HashMap的keySet来返回所有的key。
* 可见HashSet中的元素，只是存放在了底层HashMap的key上，
* value使用一个static final的Object对象标识。
* @return 对此set中元素进行迭代的Iterator。
*/
public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
/**
* 返回此set中的元素的数量（set的容量）。
*
* 底层实际调用HashMap的size()方法返回Entry的数量，就得到该Set中元素的个数。
* @return 此set中的元素的数量（set的容量）。
*/
public int size() {
return map.size();
}
/**
* 如果此set不包含任何元素，则返回true。
*
* 底层实际调用HashMap的isEmpty()判断该HashSet是否为空。
* @return 如果此set不包含任何元素，则返回true。
*/
public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}
/**
* 如果此set包含指定元素，则返回true。
* 更确切地讲，当且仅当此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))
* 的e元素时，返回true。
*
* 底层实际调用HashMap的containsKey判断是否包含指定key。
* @param o 在此set中的存在已得到测试的元素。
* @return 如果此set包含指定元素，则返回true。
*/
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
/**
* 如果此set中尚未包含指定元素，则添加指定元素。
* 更确切地讲，如果此 set 没有包含满足(e==null ? e2==null : e.equals(e2))
* 的元素e2，则向此set 添加指定的元素e。
* 如果此set已包含该元素，则该调用不更改set并返回false。
*
* 底层实际将将该元素作为key放入HashMap。
* 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key
* 与集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通过equals比较也返回true），
* 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变，
* 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中，
* 原来的元素也不会有任何改变，这也就满足了Set中元素不重复的特性。
* @param e 将添加到此set中的元素。
* @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。
*/
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}
/**
* 如果指定元素存在于此set中，则将其移除。
* 更确切地讲，如果此set包含一个满足(o==null ? e==null : o.equals(e))的元素e，
* 则将其移除。如果此set已包含该元素，则返回true
* （或者：如果此set因调用而发生更改，则返回true）。（一旦调用返回，则此set不再包含该元素）。
*
* 底层实际调用HashMap的remove方法删除指定Entry。
* @param o 如果存在于此set中则需要将其移除的对象。
* @return 如果set包含指定元素，则返回true。
*/
public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
/**
* 从此set中移除所有元素。此调用返回后，该set将为空。
*
* 底层实际调用HashMap的clear方法清空Entry中所有元素。
*/
public void clear() {
map.clear();
}
/**
* 返回此HashSet实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。
*
* 底层实际调用HashMap的clone()方法，获取HashMap的浅表副本，并设置到HashSet中。
*/
public Object clone() {
try {
HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
}
1.2 LinkedHashSet
1.2.1 构造函数
我们首先着眼LinkedHashSet的构造函数。在LinkedHashSet类中一共有4个构造函数。这些构造函数都只是简单地调用父类构造函数（如HashSet类的构造函数）。 下面看看LinkedHashSet的构造函数是如何定义的。
//Constructor - 1
public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor)
{
super(initialCapacity, loadFactor, true);
}
//Constructor - 2
public LinkedHashSet(int initialCapacity)
{
super(initialCapacity, .75f, true);
}
//Constructor - 3
public LinkedHashSet()
{
super(16, .75f, true);
}
//Constructor - 4
public LinkedHashSet(Collection<? extends E> c)
{
super(Math.max(2*c.size(), 11), .75f, true); 、
addAll(c);
}
在上面的代码片段中，你可能注意到4个构造函数调用的是同一个父类的构造函数。这个构造函数是一个包内私有构造函数，它只能被LinkedHashSet使用。这个构造函数需要初始容量，负载因子和一个boolean类型的哑值（没有什么用处的参数，作为标记）等参数。这个哑参数只是用来区别这个构造函数与HashSet的其他拥有初始容量和负载因子参数的构造函数，下面是这个构造函数的定义
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy)
{
map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
显然，这个构造函数内部初始化了一个LinkedHashMap对象，这个对象恰好被LinkedHashSet用来存储它的元素。 LinkedHashSet并没有自己的方法，所有的方法都继承自它的父类HashSet，因此，对LinkedHashSet的所有操作方式就好像对HashSet操作一样。唯一的不同是内部使用不同的对象去存储元素。在HashSet中，插入的元素是被当做HashMap的键来保存的，而在LinkedHashSet中被看作是LinkedHashMap的键。
1.2.2 如何维护顺序？
LinkedHashSet使用LinkedHashMap对象来存储它的元素，插入到LinkedHashSet中的元素实际上是被当作LinkedHashMap的键保存起来的。LinkedHashMap的每一个键值对都是通过内部的静态类Entry<K, V>实例化的。这个 Entry<K, V>类继承了HashMap.Entry类。这个静态类增加了两个成员变量，before和after来维护LinkedHasMap元素的插入顺序。这两个成员变量分别指向前一个和后一个元素，这让LinkedHashMap也有类似双向链表的表现。
private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V>
{
// These fields comprise the doubly linked list used for iteration.
Entry<K,V> before, after;
Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
super(hash, key, value, next);
}
}
1.3 TreeSet
1.3.1 简介
我们知道HashSet是没有顺序的，而TreeSet最大的特点就是一个有顺序的去重集合容器。
- 集合中的元素没有重复
- 集合中的元素不保证插入顺序，而是默认使用元素的自然排序，不过可以自定义排序器
- jdk8以后，集合中的元素不可以是null，之前可以存储一个null
- 集合不是线程安全
- 相对于HashSet, 性能更差
- TreeSet是采用红黑树这种数据结构存储集合元素
1.3.2 排序
默认排序/自然排序
- 对于数值类型：Integer、Double，默认按照从小到大的顺序进行排序
- 对于字符、字符串类型：按照字符在ASCII码中的数字升序进行排序
- 引用类型，实现Comparable接口指定比较规则
public class Student implements Comparable<Student>{
...
@Override
public int compareTo(Student o) {
return this.getAge() - o.getAge();
}
}
比较器排序 创建TreeSet对象的时候，传递比较器Comparator指定规则
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>((new Comparator<String>){
@Override
public int compare(String o1, String o2) {
int i = o1.length() - o2.length();
i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
return i;
}
});
//改写成Lambda表达式形式
TreeSet<String> ts = new TreeSet<>((o1, o2) -> {
int i = o1.length() - o2.length();
i = i == 0 ? o1.compareTo(o2) : i;
return i;
}
);
使用原则：默认使用默认排序，如果默认排序不能满足当前需求，就使用比较器排序
当两种方式同时存在时，以比较器排序为准
