集合框架之Set接口

一个不包含重复元素的 collection。更确切地讲，set 不包含满足e1.equals(e2) 的元素对 e1 和 e2，并且最多包含一个 null 元素。

在所有构造方法以及 add、equals 和 hashCode 方法的协定上，Set 接口还加入了其他规定，这些规定超出了从 Collection 接口所继承的内容。

Set不能包含重复的元素，它的所有方法都是从Collection接口继承的，并且对一些方法加上了相应的限制。Set还增强了equals方法和hasCode方法的可用性，允许对实现类型不一样的实例进行有意义的对比

Set接口定义的方法与Collection一致，在此不再列出，仅对Set的批量操作稍加说明。假设s1和s2都是Set类型，下面给出一些例子

s1.containsAll(s2) — 如果s2是s1的子集，返回true；反之，返回false

s1.addAll(s2) — 将s1和s2的并集存入s1

s1.retainAll(s2) — 将s1和s2的交集存入s1

s1.removeAll(s2) — 移除s1中与s2重合的元素

Java平台提供了三种通用实现类：HashSet，TreeSet和LinkedHashSet。

HashSet用哈希表作为容器，是性能最好的实现类，但是它不保证迭代顺序，元素的顺序不是固定的

TreeSet用红黑树作为容器，根据元素值进行排序，它的效率要比HashSet低很多

LinkedHashSet也是用哈希表实现的，不同的是，哈希表中运行着一个链表，元素按照插入的先后顺序排序。LinkedHashSet的元素顺序比混乱的HashSet要清晰很多，但是效率要比HashSet低

HashSet

此类实现 Set 接口，由哈希表（实际上是一个 HashMap 实例）支持。它不保证 set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用 null 元素。

此类为基本操作提供了稳定性能，这些基本操作包括 add、remove、contains 和 size，假定哈希函数将这些元素正确地分布在桶中。对此 set 进行迭代所需的时间与 HashSet 实例的大小（元素的数量）和底层 HashMap 实例（桶的数量）的“容量”的和成比例。因此，如果迭代性能很重要，则不要将初始容量设置得太高（或将加载因子设置得太低）。

HashSet除了集合的通用实现类都有的无参构造函数和接受一个Collection作为参数的构造函数，还有两个特殊的构造函数：

HashSet(int initialCapacity)

构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和默认的加载因子（0.75）。

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor)

构造一个新的空 set，其底层 HashMap 实例具有指定的初始容量和指定的加载因子。

初始容量的默认值为16，加载因子的默认值为0.75

需要注意的是，HashSet不支持Collection接口中定义的批量操作方法，如addAll()、containsAll()、removeAll()、retainAll()

TreeSet

基于 TreeMap 的 NavigableSet接口的实现。使用元素的自然顺序对元素进行排序，或者根据创建 set 时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。

注意，如果要正确实现 Set 接口，则 set 维护的顺序（无论是否提供了显式比较器）必须与 equals 一致。这是因为 Set 接口是按照 equals 操作定义的，但 TreeSet 实例使用它的 compareTo（或 compare）方法对所有元素进行比较，因此从 set 的观点来看，此方法认为相等的两个元素就是相等的。即使 set 的顺序与 equals 不一致，其行为也是定义良好的；它只是违背了 Set 接口的常规协定。

该实现类也有两个特殊的构造方法：

TreeSet(Comparator<?super E> comparator)

构造一个新的空 TreeSet，它根据指定比较器进行排序。

TreeSet(SortedSet<E> s)

构造一个与指定有序 set 具有相同映射关系和相同排序的新 TreeSet。

TreeSet扩展方法（即没有在Set接口中定义的方法）：

E ceiling(E e)

返回此 set 中大于等于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。

Comparator<?super E> comparator()

返回对此 set 中的元素进行排序的比较器；如果此 set 使用其元素的自然顺序，则返回 null。

NavigableSet<E> descendingSet()

返回此 set 中所包含元素的逆序视图。

E first()

返回此 set 中当前第一个（最低）元素。

E floor(E e)

返回此 set 中小于等于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。

SortedSet<E> headSet(E toElement)

返回此 set 的部分视图，其元素严格小于toElement。

NavigableSet<E> headSet(E toElement,boolean inclusive)

返回此 set 的部分视图，其元素小于（或等于，如果 inclusive 为 true）toElement。

E higher(E e)

返回此 set 中严格大于给定元素的最小元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。

E last()

返回此 set 中当前最后一个（最高）元素。

E lower(E e)

返回此 set 中严格小于给定元素的最大元素；如果不存在这样的元素，则返回 null。

E pollFirst()

获取并移除第一个（最低）元素；如果此set 为空，则返回 null。

E pollLast()

获取并移除最后一个（最高）元素；如果此set 为空，则返回 null。

NavigableSet<E> subSet(E fromElement,boolean fromInclusive, E toElement, boolean toInclusive)

返回此 set 的部分视图，其元素范围从fromElement 到 toElement。

SortedSet<E> subSet(E fromElement, EtoElement)

返回此 set 的部分视图，其元素从fromElement（包括）到 toElement（不包括）。

SortedSet<E> tailSet(E fromElement)

返回此 set 的部分视图，其元素大于等于fromElement。

NavigableSet<E> tailSet(E fromElement,boolean inclusive)

返回此 set 的部分视图，其元素大于（或等于，如果 inclusive 为 true）fromElement。

需要注意的是TreeSet实现了SortedSet接口，实现了该接口的子类中，视图操作（即subSet、tailSet等方法）与List有很大不同。List的视图操作在源列表修改后将会抛出异常，比如，我们截取一个使用subList方法截取List的一段元素作为操作对象，一旦源List进行了插入、删除等操作，则用subList获取的子列表将会抛出异常。而SortedSet的子类不会出现这种情况，因为使用subSet截取SortedSet的起始点是不是固定的某两个元素，而是其下标的绝对位置，对源集合的修改会同步到子集合当中，反之亦然。另外，Set的视图操作与List一样，是半开放的，即包含低位段，不包含高位段，比如，有一个Set包含的元素为字母a-g，subSet(‘a’,’d’)得到的结果是包含’a’、’b’、’c’的集合

LinkedHashSet

具有可预知迭代顺序的 Set 接口的哈希表和链接列表实现。此实现与 HashSet 的不同之外在于，后者维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，即按照将元素插入到 set 中的顺序（插入顺序）进行迭代。注意，插入顺序不受在set 中重新插入的元素的影响。（如果在 s.contains(e) 返回 true 后立即调用 s.add(e)，则元素 e 会被重新插入到 set s 中。）

此实现可以让客户免遭未指定的、由HashSet 提供的通常杂乱无章的排序工作，而又不致引起与 TreeSet 关联的成本增加。使用它可以生成一个与原来顺序相同的 set 副本，并且与原 set 的实现无关：

     void foo(Set s) {
         Set copy = new LinkedHashSet(s);
         ...
     }

如果模块通过输入得到一个 set，复制这个 set，然后返回由此副本决定了顺序的结果，这种情况下这项技术特别有用。（客户通常期望内容返回的顺序与它们出现的顺序相同。）

扩展的构造方法：

LinkedHashSet(int initialCapacity)

构造一个带指定初始容量和默认加载因子(0.75) 的新空链接哈希 set。

LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor)

构造一个带有指定初始容量和加载因子的新空链接哈希 set。

该实现类没有扩展的方法，与Set接口中定义的方法一致