Java Set集合

Set接口

什么是Set，就是不包含重复元素的集合。

Set是一种不包括重复元素的Collection。它维持它自己的内部排序，所以随机访问没有任何意义。与List一样，它同样允许null的存在但是仅有一个。由于Set接口的特殊性，所有传入Set集合中的元素都必须不同，同时要注意任何可变对象，如果在对集合中元素进行操作时，导致e1.equals(e2)==true，则必定会产生某些问题。Set接口有三个具体实现类，分别是散列集HashSet、链式散列集LinkedHashSet和树形集TreeSet。

Set是一种不包含重复的元素的Collection，无序，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。需要注意的是:虽然Set中元素没有顺序，但是元素在set中的位置是由该元素的HashCode决定的，其具体位置其实是固定的。

此外需要说明一点，在set接口中的不重复是有特殊要求的。
举一个例子:对象A和对象B，本来是不同的两个对象，正常情况下它们是能够放入到Set里面的，但是如果对象A和B的都重写了hashcode和equals方法，并且重写后的hashcode和equals方法是相同的话。那么A和B是不能同时放入到Set集合中去的，也就是Set集合中的去重和hashcode与equals方法直接相关。

　　为了更好地理解，请看下面的例子：

public class Test{ 
public static void main(String[] args) { Set<String> set=new HashSet<String>(); set.add("Hello"); set.add("world"); set.add("Hello"); System.out.println("集合的尺寸为:"+set.size()); System.out.println("集合中的元素为:"+set.toString()); } 
}

运行结果：

集合的尺寸为:2
集合中的元素为:[world, Hello]

分析：由于String类中重写了hashcode和equals方法，用来比较指向的字符串对象所存储的字符串是否相等。所以这里的第二个Hello是加不进去的。

再看一个例子：

public class TestSet {public static void main(String[] args){Set<String> books = new HashSet<String>();//添加一个字符串对象books.add(new String("Struts2权威指南"));//再次添加一个字符串对象，//因为两个字符串对象通过equals方法比较相等，所以添加失败，返回falseboolean result = books.add(new String("Struts2权威指南"));System.out.println(result);//下面输出看到集合只有一个元素
        System.out.println(books);    }
}

运行结果：

false
[Struts2权威指南]

说明：程序中，book集合两次添加的字符串对象明显不是一个对象（程序通过new关键字来创建字符串对象），当使用==运算符判断返回false，使用equals方法比较返回true，所以不能添加到Set集合中，最后只能输出一个元素。

以下基于JDK1.9对Set的描述：

public interface Set<E>
extends Collection<E>

A collection that contains no duplicate elements. More formally, sets contain no pair of elements e1 and e2 such that e1.equals(e2), and at most one null element. As implied by its name, this interface models the mathematical set abstraction.

一个不包含重复元素的集合。更正式地说，集合中不包含e1和e2元素，比如e1.equals（e2），最多只包含一个空元素。正如它的名字所暗示的，这个接口模拟了数学集合的抽象。

The Set interface places additional stipulations, beyond those inherited from the Collection interface, on the contracts of all constructors and on the contracts of the add, equals and hashCode methods. Declarations for other inherited methods are also included here for convenience. (The specifications accompanying these declarations have been tailored to the Set interface, but they do not contain any additional stipulations.)

Set接口附加了额外的规定，超出了从集合接口继承的、所有构造函数的契约以及add、equals和hashCode方法的契约。为了方便起见，这里还包括了其他继承方法的声明。（伴随这些声明的规范已经针对Set接口进行了调整，但是它们不包含任何额外的规定。）

The additional stipulation on constructors is, not surprisingly, that all constructors must create a set that contains no duplicate elements (as defined above).

对于构造函数的附加规定，并不奇怪，所有的构造函数都必须创建一个不包含重复元素的集合（如上所述）。

Note: Great care must be exercised if mutable objects are used as set elements. The behavior of a set is not specified if the value of an object is changed in a manner that affects equals comparisons while the object is an element in the set. A special case of this prohibition is that it is not permissible for a set to contain itself as an element.

注意：如果可变对象被用作设置元素，那么必须执行非常小心的操作。一组的行为没有指定如果一个对象的值改变的方式影响=比较对象是一组元素。这个禁止的一种特殊情况是不允许包含一组本身为一个元素。

Some set implementations have restrictions on the elements that they may contain. For example, some implementations prohibit null elements, and some have restrictions on the types of their elements. Attempting to add an ineligible element throws an unchecked exception, typically NullPointerException or ClassCastException. Attempting to query the presence of an ineligible element may throw an exception, or it may simply return false; some implementations will exhibit the former behavior and some will exhibit the latter. More generally, attempting an operation on an ineligible element whose completion would not result in the insertion of an ineligible element into the set may throw an exception or it may succeed, at the option of the implementation. Such exceptions are marked as "optional" in the specification for this interface.

一些set实现对它们可能包含的元素有限制。例如，有些实现禁止零元素，有些实现对其元素的类型有限制。试图添加一个不合格的元素会抛出一个未经检查的异常，通常是NullPointerException或ClassCastException。试图查询不合格元素的存在可能会抛出异常，或者它可能只是返回false;一些实现将展示前者的行为，而有些实现将展示后者。更一般的情况是，尝试在不合格的元素上进行操作，其完成不会导致将不合格的元素插入到集合中，这可能会抛出异常，或者在实现的选项中可能成功。在该接口的规范中，这些异常被标记为“可选”。

（1）HashSet

HashSet 是一个没有重复元素的集合。它是由HashMap实现的，不保证元素的顺序(这里所说的没有顺序是指：元素插入的顺序与输出的顺序不一致)，而且HashSet允许使用null 元素。HashSet是非同步的，如果多个线程同时访问一个哈希set，而其中至少一个线程修改了该set，那么它必须保持外部同步。 HashSet按Hash算法来存储集合的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet的实现方式大致如下，通过一个HashMap存储元素，元素是存放在HashMap的Key中，而Value统一使用一个Object对象。

HashSet使用和理解中容易出现的误区:

a.HashSet中存放null值
HashSet中是允许存入null值的，但是在HashSet中仅仅能够存入一个null值。

b.HashSet中存储元素的位置是固定的
HashSet中存储的元素的是无序的，这个没什么好说的，但是由于HashSet底层是基于Hash算法实现的，使用了hashcode，所以HashSet中相应的元素的位置是固定的。

c.必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

（2）LinkedHashSet

LinkedHashSet继承自HashSet，其底层是基于LinkedHashMap来实现的，有序，非同步。LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置，但是它同时使用链表维护元素的次序。这样使得元素看起来像是以插入顺序保存的，也就是说，当遍历该集合时候，LinkedHashSet将会以元素的添加顺序访问集合的元素。

（3）TreeSet

TreeSet是一个有序集合，其底层是基于TreeMap实现的，非线程安全。TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。TreeSet支持两种排序方式，自然排序和定制排序，其中自然排序为默认的排序方式。当我们构造TreeSet时，若使用不带参数的构造函数，则TreeSet的使用自然比较器；若用户需要使用自定义的比较器，则需要使用带比较器的参数。

注意：TreeSet集合不是通过hashcode和equals函数来比较元素的.它是通过compare或者comparaeTo函数来判断元素是否相等.compare函数通过判断两个对象的id，相同的id判断为重复元素，不会被加入到集合中。