java集合之Set接口

　　Set集合通常不能记住元素添加的顺序，其他的操作和它的父接口基本相同。只是行为上有细微的差别，Set集合不能包含相同的元素。如果尝试添加相同的元素，调用add()方法将返回false，且新元素不能被加入容器。

下面是Set接口的三个实现类，将一一介绍：

1. HashSet

HashSet 类具备以下特征：

1. 不能保证元素的排列顺序，可能和添加的顺序不相同，也有可能会发生变化。
2. HashSet不是线程安全的，如果多个线程同时访问HashSet，假设有两个以上的线程修改了HashSet集合时，在程序中必须要做同步处理。
3. 集合元素值可以是null。

在源码中，HashSet的实现调用HashMap的

public class HashSet<E>
    extends AbstractSet<E>
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;

    private transient HashMap<E,Object> map;

    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();
    
    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }
    ... //省略其他源码
}

　　也就是说，当想HashSet中存入一个对象时，将调用该对象的hashCode()方法来的到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值来得到该对象在HashSet中的位置。如果两个对象的hashCode值不同，就算是同一个对象，HashSet也会将他们存放在不同的位置，也就是说，HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过调用equals()方法返回true，并且两个对象的hashCode()方法返回值也相等。因此，当我们在把自定义的对象放入HashSet的时候，都需要重写这个对象发equals()方法和hashCode()方法，重写hashCode方法的规则如下：

1. 在程序运行中，同一个对象多次调用hashCode()方法的返回是一致的。
2. 当两个对象的equals()方法返回为true时，hashCode()方法的返回值也应该相等。
3. equals()方法中用作比较标准的实例变量，都应该用于计算hashCode值。

2. LinkedHashSet

　　LinkedHashSet是HashSet的子类，它也是根据元素的hashCode值来计算元素的存储位置的，并且同时使用链表来维护元素的次序，这样使得元素看起来像是有序的(插入顺序)，当我们遍历LinkedHashSet中的元素时，将按照元素的插入顺序来访问集合中的元素。
　　LinkedHashSet需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashSet，但是迭代Set中的所有的元素时，会有较好的性能，因为它是以链表来维护元素的顺序的。

3. TreeSet

• TreeSet是SortedSet接口的实现类，如名所示，TreeSet中的元素时有序的(大小序，而不是插入序)。

• 与HashSet集合采用hashCode算法来决定元素的存储位置不同，TreeSet采用的是红黑树的数据结构来存储集合元素。但是TreeSet集合中的元素时按照上面规则来排序的呢？目前主持两种排序方式：

  1. 自然排序：加入TreeSet中的对象都实现Comparable接口，重写compareTo(Object obj)方法。同时需要保证加入TreeSet的而元素时同一类对象。
  2. 定制排序：加入TreeSet中的对象都实现Comparator接口，重写compare(T o1,T o2)方法。

4. EnumSet

• EnumSet是一个专为枚举类型设计的集合类，EnumSet中的所有元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet枚举类型的时候显式或者隐式的指定。EnumSet集合的元素也是有序的，顺序是枚举定义的类型。
• EnumSet的内部以向量的形式存储，这样占用的空间小，效率高。EnumSet中不允许加入null值。

总结：

各Set实现类的性能分析

1. HashSet和TreeSet是Set接口的两个典型的实现，如何选择呢？HashSet的性能总是比TreeSet好（特别是频繁的添加，查询操作），因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合的次序，只有需要集合有序的时候才使用TreeSet，否则都使用HashSet。
2. HashSet 和其子类LinkedHashSet，对于普通的插入，删除操作，LinkedHashSet比HashSet要慢一些，因为LinkedHashSet需要维护链表额外开销，但是当需要遍历整个容器时，LinkedHashSet会更快。
3. EnumSet是这几个实现当中性能最好的，但是EnumSet集合中只能存放枚举类的枚举值。

　　注：Set接口中的所有实现HashSet、TreeSet、EnumSet、LinkedHashSet都不是线程安全的，当有两个以上线程同时修改时，必须在程序中手动实现同步性（通常可以使用Collections工具类中的synchronizedSortedSet方法来包装Set集合，最好是在创建的时候设置）。