java集合系列——Set之HashSet和TreeSet介绍（十）

一.Set的简介

Set是一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足 e1.equals(e2) 的元素。对 e1 和 e2，并且最多包含一个为 null 的元素。

Set的类关系图：

1.继承于Collection接口，具有增删查改的方法！

2.AbstractCollection抽象类，实现了Collection接口，并实现了里面的一些方法，如isEmpty、contains等。

3.Set的两个实现类，HashSet和TreeSet

• HashSet实现本质其实就是HashMap，HashSet里面的元素是无序的。
• TreeSet实现本质其实就是TreeSet,TreeSet里面的元素是有序的。

二.HashSet

1.概述

HashSet实现Set接口，那么它也是一个不包含重复元素的一个无序的集合，允许使用null，有且仅有一个元素为null！

HashSet也是一个非同步的方法，如果要在多个线程中使用，要注意进行同步封装！

Set s = Collections.synchronizedSet(new HashSet(...));

HashSet通过iterator()返回的迭代器是fail-fast的。

2.继承关系和API

HashSet API

类 HashSet<E>
java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractCollection<E>
      继承者 java.util.AbstractSet<E>
          继承者 java.util.HashSet<E>
类型参数：
E - 此 set 所维护的元素的类型
所有已实现的接口：
Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, Set<E>

LinkedHashSet继承了HashSet，实现链表的set集合。

（1）：构造方法

HashSet()
          构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例的默认初始容量是 16，加载因子是 0.75。
HashSet(Collection<? extends E> c)
          构造一个包含指定 collection 中的元素的新 set。
HashSet(int initialCapacity)
          构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子（0.75）。
HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)
          构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的加载因子。

（2）方法：

 boolean	add(E e)
          如果此 set 中尚未包含指定元素，则添加指定元素。
 void	clear()
          从此 set 中移除所有元素。
 Object	clone()
          返回此 HashSet 实例的浅表副本：并没有复制这些元素本身。
 boolean	contains(Object o)
          如果此 set 包含指定元素，则返回 true。
 boolean	isEmpty()
          如果此 set 不包含任何元素，则返回 true。
 Iterator<E>	iterator()
          返回对此 set 中元素进行迭代的迭代器。
 boolean	remove(Object o)
          如果指定元素存在于此 set 中，则将其移除。
 int	size()
          返回此 set 中的元素的数量（set 的容量）。

3.总结

HashSet中含有一个"HashMap类型的成员变量"map，HashSet的操作函数，实际上都是通过map实现的。

有两种遍历的方式：

（1）使用 Iterator

第一步：根据iterator()获取HashSet的迭代器。

第二步：遍历迭代器获取各个元素。

for(Iterator iterator = set.iterator();
       iterator.hasNext(); ) {
    iterator.next();
}

（2）使用foreach

第一步：根据toArray()获取HashSet的元素集合对应的数组。

第二步：遍历数组，获取各个元素。

Object[] object = (String[])set.toArray();
for (Object obj : object)
    System.out.printf(obj);

三.TreeSet

1.概述

基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建 set 时提供的 Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。

2.继承关系和API

TreeSet API

（1）继承关系：

类 TreeSet<E>
java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractCollection<E>
      继承者 java.util.AbstractSet<E>
          继承者 java.util.TreeSet<E>
类型参数：
E - 此 set 维护的元素的类型
所有已实现的接口：
Serializable, Cloneable, Iterable<E>, Collection<E>, NavigableSet<E>, Set<E>, SortedSet<E>

继承于AbstractSet,AbstractSet实现了equals和hashcode方法。

实现了NavigableSet接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如查找与指定目标最匹配项。

实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。

实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。

（2）构造方法：

TreeSet()
          构造一个新的空 set，该 set 根据其元素的自然顺序进行排序。
TreeSet(Collection<? extends E> c)
          构造一个包含指定 collection 元素的新 TreeSet，它按照其元素的自然顺序进行排序。
TreeSet(Comparator<? super E> comparator)
          构造一个新的空 TreeSet，它根据指定比较器进行排序。
TreeSet(SortedSet<E> s)
          构造一个与指定有序 set 具有相同映射关系和相同排序的新 TreeSet。

（3）方法：

 boolean	add(E e)
          将指定的元素添加到此 set（如果该元素尚未存在于 set 中）。
 boolean	addAll(Collection<? extends E> c)
          将指定 collection 中的所有元素添加到此 set 中。
 E	ceiling(E e)
          返回此 set 中大于等于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
 void	clear()
          移除此 set 中的所有元素。
 Object	clone()
          返回 TreeSet 实例的浅表副本。
 Comparator<? super E>	comparator()
          返回对此 set 中的元素进行排序的比较器；如果此 set 使用其元素的自然顺序，则返回 null。
 boolean	contains(Object o)
          如果此 set 包含指定的元素，则返回 true。
 Iterator<E>	descendingIterator()
          返回在此 set 元素上按降序进行迭代的迭代器。
 NavigableSet<E>	descendingSet()
          返回此 set 中所包含元素的逆序视图。
 E	first()
          返回此 set 中当前第一个（最低）元素。
 E	floor(E e)
          返回此 set 中小于等于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
 SortedSet<E>	headSet(E toElement)
          返回此 set 的部分视图，其元素严格小于 toElement。
 NavigableSet<E>	headSet(E toElement, boolean inclusive)
          返回此 set 的部分视图，其元素小于（或等于，如果 inclusive 为 true）toElement。
 E	higher(E e)
          返回此 set 中严格大于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
 boolean	isEmpty()
          如果此 set 不包含任何元素，则返回 true。
 Iterator<E>	iterator()
          返回在此 set 中的元素上按升序进行迭代的迭代器。
 E	last()
          返回此 set 中当前最后一个（最高）元素。
 E	lower(E e)
          返回此 set 中严格小于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。
 E	pollFirst()
          获取并移除第一个（最低）元素；如果此 set 为空，则返回 null。
 E	pollLast()
          获取并移除最后一个（最高）元素；如果此 set 为空，则返回 null。
 boolean	remove(Object o)
          将指定的元素从 set 中移除（如果该元素存在于此 set 中）。
 int	size()
          返回 set 中的元素数（set 的容量）。
 NavigableSet<E>	subSet(E fromElement, boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive)
          返回此 set 的部分视图，其元素范围从 fromElement 到 toElement。
 SortedSet<E>	subSet(E fromElement, E toElement)
          返回此 set 的部分视图，其元素从 fromElement（包括）到 toElement（不包括）。
 SortedSet<E>	tailSet(E fromElement)
          返回此 set 的部分视图，其元素大于等于 fromElement。
 NavigableSet<E>	tailSet(E fromElement, boolean inclusive)
          返回此 set 的部分视图，其元素大于（或等于，如果 inclusive 为 true）fromElement。

3.总结

（1）TreeSet中不允许使用null元素！在添加的时候如果添加null，则会抛出NullPointerException异常。

（2）TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式：自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。

（3）TreeSet是非同步的方法。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。

（4）TreeSet不支持快速随机遍历，只能通过迭代器进行遍历！

例子：

a.使用Iterator顺序遍历

for(Iterator iter = set.iterator(); iter.hasNext(); ) {
    iter.next();
}

b.使用foreach

Object[] object = (Object[])set.toArray();
for (Object obj : object)
    System.out.printf(obj);

四.源码

对TreeSet和HashSet的源码不再进行剖析，二者分别是基于TreeMap和HashMap实现的，只是对应的节点中只有key，而没有value，因此对TreeMap和HashMap比较了解的话，对TreeSet和HashSet的理解就会非常容易。

五.总结对比（使用场景）

1.HashSet是一个无序的集合，基于HashMap实现；TreeSet是一个有序的集合，基于TreeMap实现。

2.HashSet集合中允许有null元素，TreeSet集合中不允许有null元素。

3.HashSet和TreeSet都是非同步！在使用Iterator进行迭代的时候要注意fail-fast。

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