Set

Java集合类可以用来存储元素，集合类和数组的区别是：数组元素可以是基本类型的值，也可以是对象的引用；集合只能保存对象的引用。Java集合类主要由Collection和Map接口派生而出。集合大致可分为Set、List、Queue和Map四种体系。

其中Set代表无序，不可重复的集合，是继承自Collection的接口，其下面实现了多个子类。这里学习了2个常用的集合HashSet和TreeSet。

HashSet

HashSet是一个典型的Set接口实现类，当向集合中存入一个数据时，集合会调用该对象的hashCode()方法得到该对象的hashCode值，根据这个值来决定对象在HashSet中的存储位置。他有以下几个特点：

• 不能保证元素的排列顺序，顺序可能与添加顺序不同。
• 集合可以添加一个null值。
• 不是线程同步的。
• 按Hash算法来存储集合中的元素。Hash算法是一个特定的存储数据的规则，存储的数据按照这个规则得到自己的地址单元，这样在查找的时候，能够根据这个规则快速查找到值的位置，所以查找速度很快。

现在来看看HashSet类的常用方法，我们可以直接new一个HashSet集合，或者用另一个集合来构造HashSet。

        HashSet<Integer> set1=new HashSet<>();//直接构造，装载整数类型对象
        HashSet<Integer> set2=new HashSet<>(set1); //用set1构造set2

常用方法：

• boolean add(E e):添加元素到集合
• void clear(): 删除所有元素
• boolean contains(Object o)：判断集合是否包括制定对象
• Iterator iterator(): 返回该集合元素的迭代器
• boolean remove(Object o): 移除指定元素

遍历集合（遍历时集合不能更改，否则会抛出异常）：

• 使用Lambda表达式：

set1.forEach(Object -> System.out.println(Object));//输出集合中所有的对象

• foreach：

for (Integer integer : set1) {
    System.out.println(integer);
}

• 迭代器访问集合：

Iterator<Integer>  iterator=set1.iterator(); //定义迭代器
while (iterator.hasNext()){
    System.out.println(iterator.next());
}

TreeSet

TreeSet是SortedSet接口实现的类，TreeSet采用红黑树的数据结构来存储集合元素，因此可以确保装入集合中的元素处于有序状态。

在向集合中添加元素时，TreeSet会调用元素的compareTo()方法来比较元素之间的大小关系（obj1.compareTo(obj2),若返回值为0，表示两个对象相等；返回值大于0，表示obj1>obj2；返回值小于0，表示obj2>obj1）。

这个方法定义在Comparable接口中，因此，如果要想将元素放在TreeSet中，必须实现该接口的compareTo()方法。否则会抛出异常。

import java.util.TreeSet;
class Test{}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Test> set=new TreeSet<>();
        //运行时抛出异常
        set.add(new Test());
    }
}

Java中一些常用类已经实现了该接口，并提供了比较大小的标准，包括数值类（Integer,Double等）、Character类、String类、Date类等。当我们不重新定义compareTo()方法的规则，利用Java提供的compareTo()方法来进行排序时，就是默认排序；此外，我们可以定义自己的排序规则，对数据进行排序。

• 默认排序：利用系统写好的方法向集合中传入数据。

TreeSet<String> set=new TreeSet<>();
set.add("aef");
set.add("abc");
//输出是有序的
for (String str : set) {
    System.out.println(str);
}

• 自定义排序规则：可以通过重写Comparable接口的compareTo方法，或者传入一个Lamdba表达式。

//重写接口方法
import java.util.TreeSet;
class Test implements Comparable<Test>{
     private int a;
     private String name;
     public Test(String name,int a) {
        this.name=name;
        this.a=a;
    }
    //重写此方法，让对象按数字a从小到大排序
    @Override
    public int compareTo(Test o) {
        if(this.a>o.a){
            return -1;
        }else if (this.a<o.a) {
            return 1;
        }else {
            return 0;
        }
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Test [a=" + a + ", name=" + name + "]";
    } 
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Test> set=new TreeSet<>();
        set.add(new Test("str1", 2));
        set.add(new Test("str1", 1));
        for (Test str : set) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}

//传入Lambda表达式
import java.util.TreeSet;
class Test {
     public int a;
     public String name;
     public Test(String name,int a) {
        this.name=name;
        this.a=a;
    }
    @Override
    public String toString() {
        return "Test [a=" + a + ", name=" + name + "]";
    } 
}
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet<Test> set=new TreeSet<>(
                (obj1,obj2) -> {
                    Test o1=(Test)obj1;
                    Test o2=(Test)obj2;
                    if(o1.a>o2.a){
                        return -1;
                    }else if (o1.a<o2.a) {
                        return 1;
                    }else {
                        return 0;
                    }
                }
                );
        set.add(new Test("str1", 2));
        set.add(new Test("str1", 1));
        for (Test str : set) {
            System.out.println(str);
        }
    }
}

由于TreeSet的有序特性，该类增加了一些特殊的方法。

• Object first(): 返回集合的第一个元素。
• Object last(): 返回集合的最后一个元素。
• Object lower(Object e): 返回小于指定元素的最大元素(最大下界)。
• Object higher(Object e): 返回大于指定元素的最小元素(最小上界)。
• SortedSet subSet(Object first,Object last): 返回从first到last的子集合。

那到底什么时候选择不同的集合类呢？HashSet的性能总是比TreeSet好，特别是最常用的添加、查询元素操作，因为TreeSet需要额外的开销来维护集合元素的次序。所以，只有需要保持一个有序的集合时，才使用TreeSet，否则都应该使用HashSet。