Set的原理浅析 HashSet, TreeSet(NavigableMap)

Set一个不可重的集合对象。

HashSet，不保证插入的数据顺序，无序，因为使用的是HashMap散列表的形式，允许一个插入一个null。

源码解析：

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

//比较重要的地方，使用的是HashMap来装的数据
private transient HashMap<E,Object> map;

// 构建了一个常量对象，后面会使用到
private static final Object PRESENT = new Object();

//初始化HashMap
public HashSet() {
map = new HashMap<>();
}

public Iterator<E> iterator() {
return map.keySet().iterator();
}
public int size() {
return map.size();
}

public boolean isEmpty() {
return map.isEmpty();
}

public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}

/**
*当我们使用add方法时，传入的元素做了HashMap的key,
*而前面定义的常量对象，则当做了一个没有意义的value,
*而这就是set不可重复的实现点，因为HashMap的key是不可重的。
*/
 public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT)==null;
}

public boolean remove(Object o) {
return map.remove(o)==PRESENT;
}
public void clear() {
map.clear();
}
public Object clone() {
try {
HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone();
newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone();
return newSet;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}

}

上面就是HashSet的简单解析，是借了HashMap的功能来达到不可重的效果，并达到散列存储的效果。也就是插入元素无序。

TreeSet:

TreeSet使用的是NavigableMap来进行数据的存放，并且还可以进行排序，根据TreeSet这个名字也能想到，树本来就是具有排序的。

部分源码分析：

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//使用的是NavigableMap来存储数据，而它是扩展了SortedMap的，也就是继承了SortedMap。
private transient NavigableMap<E,Object> m;

//同上面的HashSet一样，也是使用的一个常量对象来填充作为value.
private static final Object PRESENT = new Object();

TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
this.m = m;
}

public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}

//构造方法，可以传入自定义的比较器，进行排序
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}

public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}

public Iterator<E> iterator() {
return m.navigableKeySet().iterator();
}

public Iterator<E> descendingIterator() {
return m.descendingKeySet().iterator();
}

//次方法是从NavigableSet继承而来，返回set中元素的逆序排序。
public NavigableSet<E> descendingSet() {
return new TreeSet<>(m.descendingMap());
}

public int size() {
return m.size();
}

//同样是将插入的对象作为key，value使用的是常量对象。
public boolean add(E e) {
return m.put(e, PRESENT)==null;
}

//次方法也是从NavigableSet继承而来，返回的是部分集合元素，从fromElement到toElement，两个boolean类型分别表示是否需要包含两端元素。
public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement,   boolean toInclusive) {
return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
toElement,   toInclusive));
}

public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet<>(m.headMap(toElement, inclusive));
}

public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet<>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
}

public Comparator<? super E> comparator() {
return m.comparator();
}

public E lower(E e) {
return m.lowerKey(e);
}

public E floor(E e) {
return m.floorKey(e);
}

public E ceiling(E e) {
return m.ceilingKey(e);
}

public E higher(E e) {
return m.higherKey(e);
}

private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;
}

set在开发中，有时特定场景下，还会有用到的，例如想去重，而又不想自己写校验算法去排重（HashSet）。

或者是想去重的同时，按照自己定义的比较器进行排序则使用TreeSet。