深入解析Java中Set接口

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。

  今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

  我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

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  如下是Java集合体系架构图，近期几期内容都是围绕该体系进行知识讲解，以便于同学们学习Java集合篇知识能够系统化而不零散。

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前言

  在Java中，数据结构是非常重要的一部分，而Set接口作为Java集合框架中的一部分，具有处理数据的独特能力。Set接口提供了无序、不重复的集合，可以存储任何类型的对象。

摘要

  本文将介绍Java集合框架中Set接口的概念、原理、应用场景、优缺点以及实现代码。同时，本文将为读者提供一些基本的测试用例和总结。

Set接口

简介

  Set接口是Java集合框架中的一部分，它扩展Collection接口，提供了一种无序、不重复的集合。也就是说，在Set中，所有元素都是唯一的，不存在重复。Set接口中的元素是没有顺序的，因此不能根据索引位置访问元素。

  Set接口提供了多种实现，包括HashSet、TreeSet和LinkedHashSet。HashSet基于哈希表实现，可以快速访问元素。TreeSet基于红黑树实现，可以按顺序访问元素。LinkedHashSet则是HashSet的子类，使用一个链表维护元素的插入顺序。

源代码解析

  Set是Java中的一个接口，继承自Collection接口，表示无序且不允许重复元素的集合。Set接口中的元素不按特定顺序排列，只要保证元素不重复即可。

  下面是Set接口的源代码解析：

public interface Set<E> extends Collection<E> {
    // Query Operations
    int size();                    //获取此集合中的元素数量。
    boolean isEmpty();             //如果此集合不包含任何元素，则返回true。
    boolean contains(Object o);    //如果此集合包含指定的元素，则返回true。
    Iterator<E> iterator();        //返回在此集合中元素上进行迭代的迭代器。
    Object[] toArray();            //将此集合中的元素作为数组返回。

    // Modification Operations
    boolean add(E e);              //将指定的元素添加到此集合中（可选操作）。
    boolean remove(Object o);      //从此集合中删除指定的单个元素（如果存在）（可选操作）。
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);  //将指定集合中的所有元素添加到此集合中（可选操作）。
    boolean retainAll(Collection<?> c);         //仅保留此集合中包含在指定集合中的元素（可选操作）。
    boolean removeAll(Collection<?> c);         //删除此集合中包含在指定集合中的所有元素（可选操作）。
    void clear();                  //从此集合中删除所有元素（可选操作）。

    // Bulk Operations
    boolean containsAll(Collection<?> c);       //如果此集合包含指定集合中的所有元素，则返回true。
    default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)  //删除符合给定谓词的此集合中的所有元素（可选操作）。

    // Comparison and hashing
    boolean equals(Object o);                   //比较指定对象与此集合是否相等。
    int hashCode();                              //返回此集合的哈希码值。 （如果两个集合相等，则它们的哈希码也必须相等）。
}

  Set接口是Java集合框架中的一部分，它扩展了Collection接口。Set接口中定义了一些常用的方法，比如size()获取集合中元素的数量，isEmpty()判断集合是否为空，contains()判断集合是否包含某个元素，iterator()返回在此集合中元素上进行迭代的迭代器等等。此外，还定义了一些修改操作，如add()添加元素，remove()删除元素等等，特别需要注意的是这些操作都是可选的。

  同时还定义了许多其他操作，如containsAll()判断集合是否包含某个集合中的所有元素，equals()比较两个集合是否相等，hashCode()获取集合的哈希码值等等。这些操作都是非常常用的，在开发中是需要熟练掌握的。

如下是部分源码截图：

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应用场景案例

Set接口的使用非常广泛。以下是一些常见的应用场景：

• 去重。Set接口可以自动过滤重复元素，因此用于去重非常方便。
• 集合运算。Set接口提供了多种集合运算，包括求并集、交集和差集等。
• 缓存。Set可以用于缓存某些数据，例如缓存最近访问的URL。

下面是一个基于HashSet实现的简单例子：

package com.example.javase.collection;

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

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-10-21 20:51
 */
public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        set.add("apple");
        set.add("banana");
        set.add("orange");
        set.add("apple"); // 重复元素不会被添加

        System.out.println("Set size: " + set.size());
        for (String element : set) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

运行结果如下：

Set size: 3
orange
banana
apple

  从结果可以看出，Set中只保留了唯一的元素，重复元素被自动过滤掉。同时，元素的顺序是无序的。

测试结果如下：

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优缺点分析

Set接口的优点包括：

• 去重。Set接口可以自动过滤重复元素，便于处理数据。
• 集合运算。Set接口提供了多种集合运算，方便处理数据。
• 不需要保存顺序。Set中的元素顺序是无序的，对于某些应用场景非常有利。

缺点包括：

• 元素不可重复。Set中不能保存重复的元素，这可能会导致某些问题，例如计数、排名等操作。

类代码方法介绍

• add(E e)：将指定的元素添加到Set中。如果该元素是Set中的重复元素，则返回false。
• remove(Object o)：从Set中删除指定的元素。
• contains(Object o)：如果Set包含指定的元素，则返回true。
• isEmpty()：如果Set中没有任何元素，则返回true。
• size()：返回Set中的元素数。

测试用例

以下是一些基本的测试用例：

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

public class SetTest {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> set = new HashSet<String>();
        set.add("apple");
        set.add("banana");
        set.add("orange");
        set.add("apple");

        System.out.println(set.contains("apple")); // true
        System.out.println(set.contains("pear")); // false
        System.out.println(set.size()); // 3

        set.remove("apple");
        System.out.println(set.size()); // 2
        System.out.println(set.isEmpty()); // false
    }
}

代码执行结果

  根据如上测试用例，本地测试结果如下，仅供参考，你们也可以自行修改测试用例或者添加更多的测试数据或测试方法，进行熟练学习以此加深理解。

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代码分析

  根据如上测试用例，在此我给大家进行深入详细的解读一下测试代码，以便于更多的同学能够理解并加深印象。

  这段Java代码演示了HashSet的基本用法，创建了一个String类型的HashSet set，并向其中添加了4个元素。由于HashSet不允许重复元素，因此只有3个元素加入成功，第二个"apple"会被自动过滤掉。

运行结果为：

true
false
3
2
false

  说明set中包含"apple"，不包含"pear"，set的大小为3，删除了一个"apple"后set的大小为2，set不为空。

全文小结

  本文介绍了Java集合框架中的Set接口，包括概念、原理、应用场景、优缺点及实现代码。同时，我们还提供了一些基本的测试用例，帮助读者更好地理解Set接口的使用。

总结

  本文讲解了Java集合框架中的Set接口，通过对Set接口的概念、原理、应用场景、优缺点以及实现代码进行分析和说明，使读者对Set接口的使用有了更深刻的了解。

  Set接口是Java中集合框架的重要组成部分，它提供了一种无序、不可重复的集合，非常方便处理去重、集合运算和缓存等问题。Set接口实现的类有HashSet、TreeSet和LinkedHashSet，可以根据不同的需求进行选择。

  除了常用的增删查方法之外，Set接口还提供了许多其他操作，如集合运算、比较和哈希等。在使用时需要注意其可选的操作，在进行修改操作前需要判断是否支持。

  最后，通过本文所提供的基本测试用例，使得读者可以更好地理解和熟悉Set接口的使用。

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文末

好啦，以上就是我这期的全部内容，如果有任何疑问，欢迎下方留言哦，咱们下期见。

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