Java集合之Set篇（知识点）

上一篇主要介绍了List中的ArrayList、LinkedList、Vector：Java集合之List篇(知识点与面试题)

这一篇则来介绍Set集合。个人感觉Set集合的优先级不如Map与List，但是也是重要的一点。

Set作为同样实现了Collection接口中的一员，自然免不了与List一通比较。他与List相比，最主要的方面就是Set不允许出现重复元素，Set中有的子类是无序的，有的子类是有序的。

先看下IDEA中Set的结构图：

我们也就主要看HashSet、TreeSet、LinkedHashSet这三个。

HashSet

底层结构

HashSet底层结构是HashMap（什么？你HashMap不太懂？那没事，那些年一起看过的HashMap面试题，一看就了解HashMap）。但是HashSet与HashMap又不太同，hashMap中是一个key对应指定的value，value中存放具体的数据。而hashSet中，key来存放数据，而value则是一个固定的Object，倒是有点像青春版的HashMap。

数据的添加

在hashSet中，是这么定义add方法的：

public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

可以看到hashSet其实是调用hashMap的put方法。而put方法又是调用了putVal方法：

 final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        //声明了一个局部变量 tab,局部变量 Node 类型的数据 p,int 类型 n,i
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        //首先将当前 hashmap 中的 table(哈希表)赋值给当前的局部变量 tab,然后判断tab 是不是空或者长度是不是 0,实际上就是判断当前 hashmap 中的哈希表是不是空或者长度等于 0
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
        //如果是空的或者长度等于0,代表现在还没哈希表,所以需要创建新的哈希表,默认就是创建了一个长度为 16 的哈希表
            n = (tab = resize()).length;
        //将当前哈希表中与要插入的数据位置对应的数据取出来,(n - 1) & hash])就是找当前要插入的数据应该在哈希表中的位置,如果没找到,代表哈希表中当前的位置是空的,否则就代表找到数据了, 并赋值给变量 p
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);//创建一个新的数据,这个数据没有下一条,并将数据放到当前这个位置
        else {//代表要插入的数据所在的位置是有内容的
        //声明了一个节点 e, 一个 key k
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash && //如果当前位置上的那个数据的 hash 和我们要插入的 hash 是一样,代表没有放错位置
            //如果当前这个数据的 key 和我们要放的 key 是一样的,实际操作应该是就替换值
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                //将当前的节点赋值给局部变量 e
                e = p;
            else if (p instanceof TreeNode)//如果当前节点的 key 和要插入的 key 不一样,然后要判断当前节点是不是一个红黑色类型的节点
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);//如果是就创建一个新的树节点,并把数据放进去
            else {
                //如果不是树节点,代表当前是一个链表,那么就遍历链表
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {//如果当前节点的下一个是空的,就代表没有后面的数据了
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);//创建一个新的节点数据并放到当前遍历的节点的后面
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // 重新计算当前链表的长度是不是超出了限制
                            treeifyBin(tab, hash);//超出了之后就将当前链表转换为树,注意转换树的时候,如果当前数组的长度小于MIN_TREEIFY_CAPACITY(默认 64),会触发扩容,我个人感觉可能是因为觉得一个节点下面的数据都超过8 了,说明 hash寻址重复的厉害(比如数组长度为 16 ,hash 值刚好是 0或者 16 的倍数,导致都去同一个位置),需要重新扩容重新 hash
                        break;
                    }
                    //如果当前遍历到的数据和要插入的数据的 key 是一样,和上面之前的一样,赋值给变量 e,下面替换内容
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { //如果当前的节点不等于空,
                V oldValue = e.value;//将当前节点的值赋值给 oldvalue
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value; //将当前要插入的 value 替换当前的节点里面值
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;//增加长度
        if (++size > threshold)
            resize();//如果当前的 hash表的长度已经超过了当前 hash 需要扩容的长度, 重新扩容,条件是 haspmap 中存放的数据超过了临界值(经过测试),而不是数组中被使用的下标
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

所以理解了hashMap，hashSet也就很好理解了。

其它特点

hashSet不允许出现重复因素，如果要对一些数据进行去重操作，那么使用hashSet将是不错的选择。

hashSet允许插入Null值。

hashSet中添加顺序和遍历顺序不一致，毕竟是经过hash运算放到合适的位置。

hashSet是线程不安全的，如果2个线程同时操作HashSet，必须通过代码实现同步。

TreeSet

TreeSet是红黑树结构，每一个元素都是树中的一个节点，插入的元素都会进行排序，所以可不要认为TreeSet是无序的；

从名字上可以看出，此集合的实现和树结构有关。与HashSet集合类似，TreeSet也是基于Map来实现，具体实现TreeMap。其底层结构为红黑树（特殊的二叉查找树）。

与HashSet不同的是，TreeSet具有排序功能。分为自然排序(123456)和自定义排序两类，默认是自然排序；在程序中，我们可以按照任意顺序将元素插入到集合中，等到遍历时TreeSet会按照一定顺序输出–倒序或者升序。至于是哪一种，则是取决于使用的构造方法。

其它特点

对插入的元素进行排序，是一个有序的集合（主要与HashSet的区别）;

底层使用红黑树结构，而不是哈希表结构；

允许插入Null值；

不允许插入重复元素；

线程不安全；

LinkedHashSet

LinkedHashSet是HashSet的子类。我们都知道，子类的功能会比父类更加完善，LinkedHashSet也是如此。HashSet不能维护顺序，而LinkedHashSet会维护“插入顺序”。

HashSet底层使用HashMap来存储它的元素。而LinkedHashSet底层使用LinkedHashMap来存储和处理它的元素。

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。