30、Java中Set集合之HashSet、TreeSet和EnumSet

Set集合是Collection的子集，Set集合与Collection基本相同，没有提供任何额外的方法，只是Set不允许包含重复的元素。

Set集合3个实现类：HashSet、TreeSet、EnumSet

　　

一、HashSet

public class HashSet<E>extends AbstractSet<E>implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable

HashSet是Set接口的典型实现，HashSet按hash算法来存储元素，因此具有很好的存取和查找性能。它具有以下特点：

1、不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化。

2、HashSet是异步的。

3、集合元素值可以是null。

4、当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode（）方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该HashCode值来确定该对象在HashSet中存储的位置。

　　【注意】：HashSet判断两个元素相等的标准是：1、两个对象通过equals（）比较相等；2、两个对象的hashCode()方法返回值相等。只有同时满足前面两个条件，HashSet才判断是同一个元素。

　　HashSet还有一个子类LinkedHashSet，其集合也是根据元素hashCode值来决定元素的存储位置，但它同时用链表来维护元素的次序，这样使得元素看起来是以插入的顺序保存的，也就是说，当遍历LinkedHashSet集合元素时，它将会按元素的添加顺序来访问集合里的元素。所以LinkedHashSet的性能略低于HashSet，但在迭代访问全部元素时将有很好的性能，因为它以链表来维护内部顺序。

二、TreeSet 

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable

TreeSet是SortSet接口的唯一实现，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。与HashSet相比，TreeSet还提供了几个额外的方法：

1、Comparator comparator（）：返回当前set使用的Comparator，或者返回null，表示以自然方式排序。

2、Object first（）：返回集合中的第一个元素。

3、Object last（）：返回集合中的最后一个元素。

4、Object lower（Object e）：返回集合中位于指定元素之前的一个元素。

5、Object higher（Object e）：返回集合中位于指定元素之后的一个元素。

6、SortedSet subSet（from Element，to Element）：返回此set的子集合，范围从from Element到to Element（闭包）。

7、SortedSet headSet（toElement）：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。

8、SortedSet tailSet（fromElement）：返回此Set的子集，由大于等于fromElement的元素组成。

public static void main(String[] args) {
 　　TreeSet num=new TreeSet();
　　 num.add(5);
 　　num.add(2); 
 　　num.add(10);
　　 num.add(-9);
 　　System.out.println(num);　　　　　　　　//输出：[-9,2,5,10]集合元素已经处于排序状态
　　 System.out.println(num.first());　　　　//输出-9
 　　System.out.println(num.last());　　　　//输出10);
 　　System.out.println(num.headSet(4));　　//输出-9,2返回小于4的子集
 　　System.out.println(num.tailSet(5));　　　　//输出5,10返回大于等于5的子集
 　　System.out.println(num.subSet(-9,5));　　//输出-9,2返回大于等于-9小于5的子集
}

根据上面程序可以看出，TreeSet不是根据元素插入顺序进行排序的，而是根据元素的值来排序的。TreeSet支持两种排序方法：自然排序和定制排序。

1、自然排序：TreeSet会调用集合元素的compareTo（Object obj）方法来计较元素之间大小关系，然后将集合元素按升序排列。如果试图把一个对象加进TreeSet时，则该对象的类必须实现Comparable接口，否则程序将会出现ClassCastException异常。

2、定制排序：如果需要实现定制排序，则可以使用Comparable接口的帮助，该接口包含一个int compare（o1,o2）方法，该方法用于计较两个数的大小，如果返回正整数，则表明o1>o2;如果返回0，则表明o1=o2;如果返回负整数，则表明o1<02。

注意：不可以向TreeSet中添加类型不同的对象，否则会引起ClassCastException异常。

三、EnumSet 

1、EnumSet中所有值都必须是指定枚举类型的值，它的元素也是有序的，以枚举值在枚举类的定义顺序来决定集合元素的顺序。

2、EnumSet集合不允许加入null元素，否则会抛出NullPointerException异常。

3、EnumSet类没有暴露任何构造器来创建该类的实例，程序应该通过它提供的static方法来创建EnumSet对象，常用的static方法如下：

　　a、static EnumSet allOf（Class elementType）：创建一个包含指定枚举类里所有枚举值的EnumSet集合。

　　b、static EnumSet complementOf（EnumSet s）：创建一个其元素类型与指定EnumSet里元素类型相同的EnumSet，新的EnumSet集合包含原EnumSet集合所不包

　　　  含的、此枚举类剩下的枚举值。

　　c、static EnumSet copyOf（collection c）：使用一个普通集合来创建EnumSet集合。

　　d、static EnumSet copyOf（EnumSet e）:创建一个与指定EnumSet具有相同元素类型、相同集合元素的EnumSet。

　　e、static EnumSet noneOf（Class elementType）：创建一个元素类型为指定枚举类型的空EnumSet.

      f、 static EnumSet of(E first,E...rest):创建一个包含一个或多个枚举值的EnumSet，传入的多个枚举值必须属于同一个枚举类。

　　g、static EnumSet range（E from，E to）：创建包含从from枚举值，到to枚举值范围内所有枚举值的EnumSet集合。

enum Sesson{
    SPRING,SUMMER,FALL,WINTER
}

public class Test
{
    public static void main(String[] args) throws ParseException{
        //创建一个EnumSet集合，集合元素就是所有Sesson中的枚举值
        EnumSet es1=EnumSet.allOf(Sesson.class);
        System.out.println(es1); //[SPRING, SUMMER, FALL, WINTER]
        //创建一个EnumSet空集合，其集合元素是Sesson类型的枚举
        EnumSet es2=EnumSet.noneOf(Sesson.class);
        System.out.println(es2); //[]
        //手动添加元素
        es2.add(Sesson.SUMMER);
        es2.add(Sesson.SPRING);
        System.out.println(es2); //[SPRING, SUMMER]
        //以指定枚举值创建集合
        EnumSet es3=EnumSet.of(Sesson.SUMMER,Sesson.WINTER);
        System.out.println(es3); //[SUMMER, WINTER]
        EnumSet es4=EnumSet.range(Sesson.SPRING, Sesson.FALL);
        System.out.println(es4); //[SPRING, SUMMER, FALL]
        EnumSet es5=EnumSet.complementOf(es4);
        System.out.println(es5); //[WINTER]
    }
}

总结：

1、HashSet的性能比Treeset好，因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序，只有当需要一个保持排序的Set时，才会用TreeSet。

2、EnumSet是性能最好的，但它只能保存枚举值。

3、它们都是线程不安全的。