java set（超详细）

💡一则或许对你有用的小广告

欢迎加入小哈的星球 ，你将获得：专属的项目实战 / 1v1 提问 / Java 学习路线 / 学习打卡 / 每月赠书 / 社群讨论

• 新项目:《从零手撸：仿小红书（微服务架构）》 正在持续爆肝中，基于 Spring Cloud Alibaba + Spring Boot 3.x + JDK 17...，点击查看项目介绍 ;演示链接： http://116.62.199.48:7070 ;
• 《从零手撸：前后端分离博客项目（全栈开发）》 2 期已完结，演示链接： http://116.62.199.48/ ;

截止目前， 星球 内专栏累计输出 90w+ 字，讲解图 3441+ 张，还在持续爆肝中.. 后续还会上新更多项目，目标是将 Java 领域典型的项目都整一波，如秒杀系统, 在线商城, IM 即时通讯，权限管理，Spring Cloud Alibaba 微服务等等，已有 3100+ 小伙伴加入学习 ，欢迎点击围观

在 Java 集合框架中，Set 是一个重要的接口，它提供了一种无需维护元素顺序且不允许重复的集合类型。无论是处理数据去重、唯一性校验，还是构建高效的数据结构，Set 都是开发者不可或缺的工具。对于编程初学者和中级开发者而言，掌握 Set 的核心概念、实现类以及应用场景，不仅能提升代码效率，还能为后续学习更复杂的集合类型打下基础。本文将从基础到实践，逐步解析 Java Set 的原理与用法，并通过案例帮助读者深入理解其实现细节。

一、Set 的基本概念与核心特性

1.1 什么是 Set？

Set 是 Java 集合框架中的一个接口，继承自 Collection 接口。它的核心特性包括：

• 无序性：元素的存储和遍历顺序通常不固定（但某些实现类可能保留插入顺序）。
• 唯一性：不允许重复元素，即所有元素的 hashCode() 和 equals() 方法返回值必须唯一。
• 无索引：无法通过索引直接访问元素，需通过迭代器或增强型 for 循环遍历。

比喻：可以将 Set 想象为一个装满不同种类卡片的抽屉，每张卡片的内容（元素）必须唯一，且抽屉不会记录卡片插入的顺序。

1.2 Set 的实现类

Java 提供了多个 Set 接口的实现类，每个实现类针对不同的使用场景优化：
| 实现类 | 核心特性 |
|-------------------|--------------------------------------------------------------------------|
| HashSet | 基于哈希表实现，元素无序且不保证插入顺序，性能高效。 |
| TreeSet | 基于红黑树实现，元素按自然顺序或自定义排序规则排列。 |
| LinkedHashSet | 继承 HashSet，同时维护插入顺序，遍历时元素按插入顺序返回。 |

选择建议：

• 需要高性能的添加、删除操作时，优先选择 HashSet。
• 需要元素按特定顺序排列时，选择 TreeSet。
• 需要兼顾唯一性和插入顺序时，选择 LinkedHashSet。

二、Set 的实现类详解与代码示例

2.1 HashSet：高效无序集合

HashSet 是 Set 接口中使用最广泛的实现类，其底层基于 哈希表（Hash Table） 实现。哈希表通过计算元素的哈希值（hashCode()）快速定位元素，因此 HashSet 的添加、删除和查找操作的时间复杂度均为 O(1)（平均情况）。

核心特性：

• 无序性：元素的存储顺序与插入顺序无关。
• 唯一性：通过 hashCode() 和 equals() 方法判断元素是否重复。

代码示例：

import java.util.HashSet;  
import java.util.Set;  

public class HashSetExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        Set<String> hashSet = new HashSet<>();  
        hashSet.add("Apple");  
        hashSet.add("Banana");  
        hashSet.add("Apple"); // 重复元素不会被添加  

        System.out.println("HashSet 元素：" + hashSet);  
        // 输出可能为：[Banana, Apple]（顺序不固定）  
    }  
}  

哈希冲突与解决

当两个不同对象的 hashCode() 值相同时，称为 哈希冲突。此时，HashSet 会通过对象的 equals() 方法进一步判断是否重复。若 equals() 返回 true，则视为重复元素，仅保留一个；否则，将元素存入哈希表的“链表”或“红黑树”结构中。

2.2 TreeSet：有序且唯一的集合

TreeSet 通过 红黑树（Red-Black Tree） 维护元素的有序性。其核心特性包括：

• 自动排序：元素按自然顺序（Comparable 接口）或自定义比较器（Comparator 接口）排列。
• 唯一性：与 HashSet 相同，不允许重复元素。

代码示例：

import java.util.TreeSet;  

public class TreeSetExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        TreeSet<Integer> treeSet = new TreeSet<>();  
        treeSet.add(5);  
        treeSet.add(3);  
        treeSet.add(8);  
        treeSet.add(1);  

        System.out.println("TreeSet 元素：" + treeSet);  
        // 输出：[1, 3, 5, 8]（按自然顺序排列）  
    }  
}  

自定义排序规则

若需按特定逻辑排序，可通过 Comparator 实现：

TreeSet<String> treeSet = new TreeSet<>((s1, s2) -> s2.length() - s1.length());  
treeSet.add("Java");  
treeSet.add("C++");  
treeSet.add("Python");  
// 输出：[Python, Java, C++]（按字符串长度降序排列）  

2.3 LinkedHashSet：有序与高效的平衡

LinkedHashSet 继承自 HashSet，同时通过 双向链表 记录元素的插入顺序。其性能与 HashSet 接近，但遍历时会按元素插入顺序返回。

代码示例：

import java.util.LinkedHashSet;  

public class LinkedHashSetExample {  
    public static void main(String[] args) {  
        LinkedHashSet<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();  
        linkedHashSet.add("Red");  
        linkedHashSet.add("Green");  
        linkedHashSet.add("Blue");  

        System.out.println("LinkedHashSet 元素：" + linkedHashSet);  
        // 输出：[Red, Green, Blue]（与插入顺序一致）  
    }  
}  

三、Set 的常用操作与代码实践

3.1 基础操作

添加与删除元素

Set<String> set = new HashSet<>();  
set.add("Hello"); // 添加元素  
set.remove("Hello"); // 删除元素  

判断元素是否存在

if (set.contains("World")) {  
    System.out.println("元素存在");  
}  

遍历 Set

for (String element : set) {  
    System.out.println(element);  
}  

3.2 Set 在实际场景中的应用

场景 1：数据去重

假设需要统计一段文本中所有唯一单词：

public static Set<String> extractUniqueWords(String text) {  
    Set<String> words = new HashSet<>();  
    // 假设 text 已分割为单词列表  
    for (String word : text.split("\\s+")) {  
        words.add(word);  
    }  
    return words;  
}  

场景 2：唯一性校验

在注册系统中验证用户名是否唯一：

public boolean isUsernameAvailable(String username, Set<String> existingUsers) {  
    return !existingUsers.contains(username);  
}  

四、Set 与 List 的对比与选择

4.1 核心差异

4.2 常见误区

• 误区：认为 Set 的遍历顺序永远随机。
  澄清：HashSet 的顺序看似随机，实则是由哈希表的底层结构决定；LinkedHashSet 和 TreeSet 则有明确的顺序规则。

五、总结与进阶建议

通过本文，读者应已掌握以下内容：

1. Set 接口的核心特性及其实现类的差异。
2. HashSet、TreeSet 和 LinkedHashSet 的底层原理与使用场景。
3. Set 在实际开发中的典型应用案例。

进阶方向：

• 深入学习哈希表、红黑树等数据结构的原理。
• 探索 Set 与 Map 的关联（如 HashMap 的键集合即为 Set）。
• 实践 Set 在多线程环境下的线程安全实现（如 CopyOnWriteArraySet）。

通过持续练习和实践，开发者将能灵活运用 Java Set 解决复杂问题，提升代码的效率与可维护性。

希望本文能成为您理解 Java Set 的起点，后续可结合具体项目需求进一步探索！