【集合框架Set接口】
【集合框架Set接口】
👉 想存一堆用户，但发现有重复的？
👉 用 Set 去重，但结果顺序乱了？
👉 面试官问：“HashSet 和 TreeSet 有什么区别？” 你只会说“一个无序一个有序”？
一、Set 是什么？—— 无序不可重复的“集合”
🎯 核心特点
- 无序（Unordered）：不保证元素的插入顺序（某些实现如
LinkedHashSet除外） - 不允许重复：每个元素在集合中最多出现一次
- 基于
equals()和hashCode()判断重复
✅ 典型场景：
- 用户去重
- 标签集合
- 权限集合
🖼️ 图示：Set 的逻辑结构
+--------+ +--------+ +--------+
| Apple | | Banana | | Orange |
+--------+ +--------+ +--------+✅ 核心操作：
- 添加元素：
add(E e)—— 如果元素已存在，返回false - 删除元素：
remove(Object o) - 判断是否包含：
contains(Object o)
二、Set 的核心实现类
1. HashSet —— 基于“哈希表”的实现（最常用）
🎯 核心特性
- 底层是
HashMap：元素作为HashMap的 key 存储 - 添加、删除、查找极快：平均时间复杂度
O(1) - 不保证顺序
- 允许一个
null值
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Banana");
set.add("Apple"); // 重复，添加失败，返回 false
System.out.println(set.size()); // 输出 2🔍 去重原理详解
// HashSet 内部持有一个 HashMap
private transient HashMap<E,Object> map;
// add 方法本质是 put 到 HashMap 的 key
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT) == null;
}✅
PRESENT是一个静态常量，所有 key 共享同一个 value。
🖼️ 图示：HashSet 的底层结构
HashSet
|
v
HashMap
+-----------------+
| key: "Apple" | -> value: PRESENT (常量)
+-----------------+
| key: "Banana" | -> value: PRESENT
+-----------------+
| key: "Orange" | -> value: PRESENT
+-----------------+✅ 去重依赖
hashCode()和equals()：
- 先计算
hashCode()，定位桶 - 在桶内遍历链表/树，用
equals()判断是否相等
❌ 经典误区：自定义对象未重写 hashCode() 和 equals()
class User {
String name;
int age;
// 未重写 hashCode 和 equals
}
Set<User> users = new HashSet<>();
users.add(new User("Alice", 25));
users.add(new User("Alice", 25)); // 被认为是两个不同的对象！✅ 正确做法：重写
hashCode()和equals()，确保逻辑相等的对象哈希值也相等。
2. LinkedHashSet —— HashSet + 双向链表（维护插入顺序）
🎯 核心特性
- 继承
HashSet，在HashMap基础上增加双向链表 - 维护插入顺序
- 性能接近
HashSet，但内存稍大（维护链表）
Set<String> set = new LinkedHashSet<>();
set.add("C");
set.add("A");
set.add("B");
System.out.println(set); // 输出 [C, A, B]（有序！）🖼️ 图示：LinkedHashSet 的底层结构
LinkedHashSet
|
v
LinkedHashMap (继承 HashMap)
+-----------------+
| key: "C" | -> value: PRESENT
| (linked to A) |
+-----------------+
| key: "A" | -> value: PRESENT
| (linked to B) |
+-----------------+
| key: "B" | -> value: PRESENT
| (linked to null)|
+-----------------+
双向链表：C <-> A <-> B✅ 适用场景：需要去重且保持插入顺序，如最近访问记录、配置项。
3. TreeSet —— 基于“红黑树”的实现（自动排序）
🎯 核心特性
- 底层是
TreeMap：基于红黑树（Red-Black Tree） - 元素自动排序：自然序（
Comparable）或自定义比较器（Comparator） - 不允许
null值（因为比较时会抛出NullPointerException） - 性能
O(log n)，比HashSet慢
Set<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(3);
set.add(1);
set.add(2);
System.out.println(set); // 输出 [1, 2, 3]（有序！）🖼️ 图示：TreeSet 的底层结构（红黑树）
(2)
/ \
(1) (3)
/ \ / \
null null null null✅ 排序规则：
- 自然序：实现
Comparable接口 - 自定义序：传入
Comparator
// 自定义比较器：按字符串长度排序
Set<String> set = new TreeSet<>((a, b) -> a.length() - b.length());
set.add("hi");
set.add("hello");
set.add("a");
System.out.println(set); // 输出 [a, hi, hello]✅ 适用场景：需要排序的去重集合，如排行榜、优先队列、范围查询。
三、Set 的常用方法详解
1. 添加元素
boolean added = set.add("Apple"); // 成功返回 true，重复返回 false2. 删除元素
boolean removed = set.remove("Apple"); // 成功返回 true，不存在返回 false3. 判断是否包含
boolean contains = set.contains("Apple");4. 集合操作（交集、并集、差集）
Set<String> set1 = new HashSet<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Set<String> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList("B", "C", "D"));
// 并集：set1 ∪ set2
Set<String> union = new HashSet<>(set1);
union.addAll(set2); // [A, B, C, D]
// 交集：set1 ∩ set2
Set<String> intersection = new HashSet<>(set1);
intersection.retainAll(set2); // [B, C]
// 差集：set1 - set2
Set<String> difference = new HashSet<>(set1);
difference.removeAll(set2); // [A]四、高频问题 & 高分回答
Q1: HashSet 的去重原理是什么？
答：
HashSet内部持有一个HashMap，元素作为HashMap的 key 存储。 利用HashMap的 key 不可重复的特性来保证HashSet的唯一性。add(e)本质是map.put(e, PRESENT)，PRESENT是一个静态常量。
Q2: 为什么 TreeSet 不允许 null 值？
答： 因为
TreeSet需要对元素进行比较排序。 当插入null时，会调用compareTo()方法，导致NullPointerException。 即使第一个元素是null，后续插入非null元素时也会尝试与null比较，同样会抛出异常。
Q3: LinkedHashSet 如何维护插入顺序？
答：
LinkedHashSet继承自HashSet，底层使用LinkedHashMap。LinkedHashMap在HashMap的基础上，增加了一条双向链表， 将所有节点按照插入顺序串联起来，从而维护了插入顺序。
Q4: HashSet 和 TreeSet 如何选择？
答：
HashSet：追求极致性能，不关心顺序，允许null；TreeSet：需要自动排序，支持范围查询，不允许null。 一般情况下优先选HashSet，只有需要排序时才用TreeSet。
五、总结：一张表搞懂 Set 的选型
需求 | 推荐实现 | 关键点 |
|---|---|---|
去重，性能优先 | HashSet | 基于 HashMap，O(1) |
去重，保持插入顺序 | LinkedHashSet | 维护双向链表 |
去重，自动排序 | TreeSet | 基于红黑树，O(log n) |
🔚 最后一句话
Set接口是 Java 集合框架中“去重”功能的基石。 从HashSet的哈希表，到TreeSet的红黑树， 每一个实现都体现了对时间复杂度、空间复杂度、排序需求的权衡。 只有当你真正理解了hashCode()和equals()的契约， 以及红黑树的自平衡原理， 你才能写出高效、正确、专业的去重逻辑！
希望这篇能帮你彻底搞懂 Set 接口及其常见实现！
腾讯云开发者
