Java集合框架（六）：Set 源码分析

心已赠人 2022-02-24 06:55 262阅读 0赞

### 文章目录 ###

*   *  1、Set 简述
     *  2、Set 类图
     *  3、Set 方法
     *  4、Java Array to Set
     *   *  4.1、方法1
         *  4.2、方法2
     *  5、Java Set to Array
     *  6、Java Set Sorting
     *  7、Java Set to Stream
     *  8、Java Set 常用操作
     *  9、Java Set Iterator

## 1、Set 简述 ##

Java Set 是一个不包含重复元素的集合。它继承于 Collection 接口。 它有以下特点：

*  与List不同，Java Set不是有序集合，它的元素没有特定的顺序。
 *  Java Set不提供对插入元素的位置的控制。
 *  它不能通过索引访问元素，但是可以搜索列表中的元素。
 *  Set允许最多仅添加一个null元素。
 *  Set接口在Java 8中有一个默认方法：spliterator。

## 2、Set 类图 ##

Java Set 接口继承了 Collection 接口。 Collection 接口继承了 Iterable 接口。 一些常用的 Set 实现类有 HashSet，LinkedHashSet，TreeSet，CopyOnWriteArraySet 和 ConcurrentSkipListSet。AbstractSet 提供了 Set 接口的基本实现，以减少 Set 实现类的工作量。

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**Set 父接口：**

Collection<E>, Iterable<E>

**Set 子接口：**

NavigableSet<E>, SortedSet<E>

**Set 实现类：**

AbstractSet, ConcurrentHashMap.KeySetView, ConcurrentSkipListSet, CopyOnWriteArraySet, EnumSet, HashSet, JobStateReasons, LinkedHashSet, TreeSet

## 3、Set 方法 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">方法</th> 
   <th align="left">方法描述</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean add(E e)</td> 
   <td align="left">如果指定的元素不存在，则将其添加到此集合。如果此set已包含该元素，则保持set不变并返回false。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean addAll(Collection&lt;? extends E&gt; c)</td> 
   <td align="left">如果指定集合中的所有元素不存在当前集合中，则将其添加到此集合中。 否则，addAll操作会修改此集合，使其值为两个集合的并集。 如果操作正在进行时修改了指定的集合，则此操作的行为是不确定的。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">void clear()</td> 
   <td align="left">清空当前结合中的所有元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean contains(Object o)</td> 
   <td align="left">如果此set包含指定的元素，则返回true。当且仅当此集合包含元素e时才返回true（o == null？e == null：o.equals（e））。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean containsAll(Collection&lt;?&gt; c)</td> 
   <td align="left">如果此set包含指定collection的所有元素，则返回true。 如果指定的集合是当前集合的子集，则返回true。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean equals(Object o)</td> 
   <td align="left">将指定对象与此set进行相等性比较。 如果指定的对象也是一个集合，两个集合具有相同的大小，并且指定集合的每个成员都包含在此集合中，则返回true。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">int hashCode()</td> 
   <td align="left">返回此set的哈希码值。 集合的哈希码被定义为集合中元素的哈希码的总和，其中空元素的哈希码被定义为零。 这意味着对于任何两个集合s1和s2的 s1.hashCode（）== s2.hashCode（）时，s1.equals（s2）。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean isEmpty()</td> 
   <td align="left">如果此set不包含任何元素，则返回true。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Iterator iterator()</td> 
   <td align="left">返回此set中元素的迭代器。 元素以无特定顺序返回</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean remove(Object o)</td> 
   <td align="left">从该集合中移除指定的元素，如果该元素存在集合中，则返回true</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean removeAll(Collection&lt;?&gt; c)</td> 
   <td align="left">从当前集合中删除所有包含指定集合的元素</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">boolean retainAll(Collection&lt;?&gt; c)</td> 
   <td align="left">仅保留当前集合中包含指定集合中的元素。 换句话说，该方法最终结果为两个集合的交集。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">int size()</td> 
   <td align="left">返回此集合中的元素数。 如果此set包含 Integer.MAX_VALUE 个元素，则返回 Integer.MAX_VALUE。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">default Spliterator spliterator()</td> 
   <td align="left">在此集合中的元素上创建Spliterator</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">Object[] toArray()</td> 
   <td align="left">返回包含此set中所有元素的数组。 返回的数组将是“安全的”，因为该集合不维护对它的引用。 （换句话说，即使此数组由数组支持，此方法也必须分配一个新数组）。 因此调用者可以自由修改返回的数组。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left"> T[] toArray(T[] a)</td> 
   <td align="left">返回一个包含此set中所有元素的数组; 返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 如果集合适合指定的数组，则返回指定类型的数组。 否则，将使用指定数组的运行时类型和此set的大小分配新数组。如果此set适合指定的数组，并且有空余空间（即，数组的元素多于此set），则紧跟在该set结尾之后的数组中的元素将设置为null。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

**从接口 java.util.Collection 继承的方法有：**

parallelStream, removeIf, stream

**从接口 java.lang.Iterable 继承的方法有：**

forEach

## 4、Java Array to Set ##

与List不同，我们不能直接将Java Set转换为数组，因为它不是使用Array实现的。因此我们不能直接使用 Arrays 将数组转换为 Set 。 但是，我们可以采用另一种方法，我们可以使用Arrays.asList（）方法将数组转换为List，然后使用它来创建Set。

通过使用这种方法，我们可以通过两种方式将Java数组转换为Set。 下面让我们用一个简单例子，分别演示以下这两种方式。

### 4.1、方法1 ###

在这种方法中，首先我们需要使用给定的数组创建一个List，然后使用它来创建一个Set，如下所示。

public static void main(String[] args) {
    
            String[] vowels = {"h", "e", "l", "l", "o"};
    
            Set<String> vowelsSet = new HashSet(Arrays.asList(vowels));
            System.out.println(vowelsSet);
        }

### 4.2、方法2 ###

在这种方法中，我们不使用 List 来作为从Array 转换为 Set 的中间集合。 首先创建一个空的 HashSet，然后使用 Collections.addAll（）将数组元素复制到给定的 Set 中，如下所示。

public static void main(String[] args) {
    
            String[] vowels = {"h", "e", "l", "l", "o"};
    
            Set<String> vowelsSet = new HashSet<>();
            Collections.addAll(vowelsSet, vowels);
            System.out.println(vowelsSet);
        }

## 5、Java Set to Array ##

接下来我们将使用 Set.toArray（）方法将一组字符串转换为字符串数组，如下所示。

public static void main(String[] args) {
            Set<String> vowelsSet = new HashSet<>();
            vowelsSet.add("h");
            vowelsSet.add("e");
            vowelsSet.add("l");
            vowelsSet.add("l");
            vowelsSet.add("o");
    
            //将 set 转换为 array
            String strArray[] = vowelsSet.toArray(new String[vowelsSet.size()]);
            System.out.println(Arrays.toString(strArray));
        }

## 6、Java Set Sorting ##

我们知道，Set（HashSet）不支持直接对元素排序。 它以随机顺序存储和显示元素。但是，我们有一些方法可以对它的元素进行排序，如下所示：

public static void main(String[] args) {
            Set<Integer> intsSet = new HashSet<>();
            Random random = new Random();
            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                intsSet.add(random.nextInt(1000));
            }
            System.out.println("无序Set: " + intsSet);
            Set<Integer> sortedSet = new TreeSet<>(intsSet);
            System.out.println("有序Set: " + sortedSet);
        }

输出结果：

无序Set: [64, 882, 18, 468, 500, 741, 636, 668, 654, 670]
    有序Set: [18, 64, 468, 500, 636, 654, 668, 670, 741, 882]

## 7、Java Set to Stream ##

下面是一个示例，说明如何将Java Set转换为Stream并根据我们的要求执行某些操作。

public static void main(String[] args) {
            Set<String> vowelsSet = new HashSet<>();
            vowelsSet.add("h");
            vowelsSet.add("e");
            vowelsSet.add("l");
            vowelsSet.add("l");
            vowelsSet.add("o");
    
            //转换 set 为 stream 并进行遍历输出
            vowelsSet.stream().forEach(System.out::println);
        }

输出结果：

e
    h
    l
    o

## 8、Java Set 常用操作 ##

在Java Set上我们最常用的操作是add，addAll，clear，size等。下面是一个简单的Java Set 示例，显示了常用的方法用法。

public static void main(String args[]) {
            Set<String> vowels = new HashSet<>();
    
            //add
            vowels.add("H");
            vowels.add("E");
            vowels.add("L");
    
            System.out.println("vowels:" + Arrays.toString(vowels.toArray()));
    
            Set<String> set = new HashSet<>();
            set.add("O");
            set.add("U");
    
            //将集合Set 中的元素全部添加到集合 vowels 中
            vowels.addAll(set);
            System.out.println("vowels.addAll(set):" + Arrays.toString(vowels.toArray()));
    
            //清空set
            set.clear();
    
            //set size
            System.out.println("vowels size : " + vowels.size());
    
            vowels.clear();
            vowels.add("E");
            vowels.add("E");
            vowels.add("I");
            vowels.add("O");
            System.out.println("判断集合 vowels 中是否包含 E = " + vowels.contains("E"));
    
        }

输出结果：

vowels:[E, H, L]
    vowels.addAll(set):[E, U, H, L, O]
    vowels size : 5
    判断集合 vowels 中是否包含 E = true

## 9、Java Set Iterator ##

下面是一个例子，展示了如何迭代Java Set。

public static void main(String[] args) {
    
            Set<Integer> set = new HashSet<>();
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                set.add(i);
            }
    
            //获取迭代器
            Iterator iterator = set.iterator();
    
            //简单迭代
            System.out.println("迭代集合元素：");
            while (iterator.hasNext()) {
                int i = (int) iterator.next();
                System.out.print(i + " ");
            }
    
            //使用迭代器修改 set 元素
            iterator = set.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                int x = (int) iterator.next();
                if (x % 2 == 0) {
                    iterator.remove();
                }
            }
            System.out.println();
            System.out.println("使用迭代器修改set元素以后：" + set);
    
            //迭代时改变set结构
            iterator = set.iterator();
            System.out.println("迭代时改变set结构，ConcurrentModificationException：" + set);
    
            while (iterator.hasNext()) {
                //ConcurrentModificationException
                int x = (int) iterator.next();
                if (x == 1) {
                    set.add(10);
                }
            }
        }

输出结果：

迭代集合元素：
    0 1 2 3 4 
    使用迭代器修改set元素以后：[1, 3]
    迭代时改变set结构，ConcurrentModificationException：
    Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
    	at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1442)
    	at java.util.HashMap$KeyIterator.next(HashMap.java:1466)
    	at com.lkf.collection.map.SetIteratorExample.main(SetIteratorExample.java:48)

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3UwMTA2NDcwMzU_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220224/985b66de6d4a4c35b7dbee09cc060ece.png