这几天拼多多的市值超过阿里了，热衷砍一刀的电商小弟竟然干翻电商老大，实在让人费解，是大家都没钱了还是啥原因？拼多多可是没有天猫、没有支付宝、没有云服务、没有饿了么、没有高德、没有钉钉、没有大文娱，就靠一个社交电商。

阿里这艘大船是否要翻不清楚，大家期待的《解读Java源码专栏》不能停止更新，在这个系列中，我将手把手带着大家剖析Java核心组件的源码，内容包含集合、线程、线程池、并发、队列等，深入了解其背后的设计思想和实现细节，轻松应对工作面试。

这是解读Java源码系列的第七篇，将跟大家一起学习Java中Set集合。

引言

当我们需要对元素去重的时候，会使用Set集合，可选的Set集合有三个，分别是HashSet、LinkedHashSet、TreeSet，这三个常用的Set集合有什么区别呢？底层实现原理是什么样？这篇文章一起来深度剖析。

共同点 这三个类都实现了Set接口，所以使用方式都是一样的，使用add()方法添加元素，使用remove()删除元素，使用contains()方法判断元素是否存在，使用iterator()方法迭代遍历元素，这三个类都可以去除重复元素。

特性

HashSet是最基础的Set集合，可以去除重复元素，元素存储是无序的。LinkedHashSet在HashSet功能基础上，增加了按照元素插入顺序或者访问顺序的迭代方式。TreeSet在HashSet功能基础上，可以保证按照元素大小顺序排列。

底层实现

HashSet是基于HashMap实现的，使用组合的方式，并非继承。LinkedHashSet继承自HashSet，而内部则是采用组合LinkedHashMap的方式实现的。[流汗] 就是这么乱，一会儿看一下源码就明白了。TreeSet是基于TreeMap实现的，采用组合的方式，跟上面两个Set集合没关系。

下面详细看一下这三个Set集合源码的底层实现：

HashSet源码实现类属性

public class HashSet<E>        extends AbstractSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * 使用HashMap存储数据     */    private transient HashMap<E, Object> map;    /**     * value的默认值     */    private static final Object PRESENT = new Object();}

可以看出HashSet实现了Set接口，内部采用HashMap存储元素，利用了HashMap的key不能重复的特性，实现元素去重。而value使用默认值，是一个空对象，没有任何作用，纯粹占坑。

初始化

HashSet常用的构造方法有两个，有参构造方法，可以指定初始容量和负载系数。

/** * 无参构造方法 */HashSet<Integer> hashSet1 = new HashSet<>();/** * 有参构造方法，指定初始容量和负载系数 */HashSet<Integer> hashSet = new HashSet<>(16, 0.75f);

再看一下构造方式对应的源码实现：

/** * 无参构造方法 */public HashSet() {    map = new HashMap<>();}/** * 有参构造方法，指定初始容量和负载系数 */public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);}

HashSet的构造方式源码也很简单，都是利用的HashMap的构造方法实现。

常用方法源码

再看一下HashSet常用方法源码实现：

/** * 添加元素 */public boolean add(E e) {    return map.put(e, PRESENT) == null;}/** * 删除元素 */public boolean remove(Object o) {    return map.remove(o) == PRESENT;}/** * 判断是否包含元素 */public boolean contains(Object o) {    return map.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() {    return map.keySet().iterator();}

HashSet方法源码也很简单，都是利用HashMap的方法实现逻辑。利用HashMap的key不能重复的特性，value使用默认值，contains()方法和iterator()方法也都是针对key进行操作。

LinkedHashSet源码实现类属性

LinkedHashSet继承自HashSet，没有任何私有的属性。

public class LinkedHashSet<E>        extends HashSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {}

LinkedHashSet常用的构造方法有三个，有参构造方法，可以指定初始容量和负载系数。

/** * 无参构造方法 */Set<Integer> linkedHashSet1 = new LinkedHashSet<>();/** * 有参构造方法，指定初始容量 */Set<Integer> linkedHashSet2 = new LinkedHashSet<>(16);/** * 有参构造方法，指定初始容量和负载系数 */Set<Integer> linkedHashSet3 = new LinkedHashSet<>(16, 0.75f);

再看一下构造方法的源码实现：

/** * 无参构造方法 */public LinkedHashSet() {    super(16, .75f, true);}/** * 有参构造方法，指定初始容量 */public LinkedHashSet() {    super(16, .75f, true);}/** * 有参构造方法，指定初始容量和负载系数 */public LinkedHashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {    super(initialCapacity, loadFactor, true);}

LinkedHashSet的构造方法使用的是父类HashSet的构造方法，而HashSet的构造方法使用的是LinkedHashMap的构造方法，设计的就是这么乱！

public class HashSet<E>        extends AbstractSet<E>        implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * HashSet的构造方法，底层使用的是LinkedHashMap，专门给LinkedHashSet使用     *     * @param initialCapacity 初始容量     * @param loadFactor      负载系数     * @param dummy           这个字段没啥用     */    HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) {        map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor);    }}

LinkedHashSet的其他方法也是使直接用的父类HashSet的方法，就不用看了。

LinkedHashSet额外实现了按照元素的插入顺序或者访问顺序进行迭代的功能，是使用LinkedHashMap的实现，不了解LinkedHashMap的，可以看一下上篇文章对LinkedHashMap的源码解析。

TreeSet源码实现类属性

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>        implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {    /**     * 用来存储数据     */    private transient NavigableMap<E, Object> m;    /**     * value的默认值     */    private static final Object PRESENT = new Object();}

TreeSet内部使用NavigableMap存储数据，而NavigableMap是TreeMap的父类，后面在初始化NavigableMap的时候，会用TreeMap进行替换。而value使用默认空对象，与HashSet类似。

初始化

TreeSet有两个构造方法，有参构造方法，可以指定排序方式，默认是升序。

/** * 无参构造方法 */TreeSet<Integer> treeSet1 = new TreeSet<>();/** * 有参构造方法，传入排序方式，默认升序，这里传入倒序 */TreeSet<Integer> treeSet2 = new TreeSet<>(Collections.reverseOrder());

再看一下构造方法的源码实现：

TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {    this.m = m;}/** * 无参构造方法 */public TreeSet() {    this(new TreeMap<E, Object>());}/** * 有参构造方法，传入排序方式，默认升序，这里传入倒序 */public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {    this(new TreeMap<>(comparator));}

TreeSet的构造方法内部是直接使用的TreeMap的构造方法，是基于TreeMap实现的。

常用方法源码

/** * 添加元素 */public boolean add(E e) {    return m.put(e, PRESENT) == null;}/** * 删除元素 */public boolean remove(Object o) {    return m.remove(o) == PRESENT;}/** * 判断是否包含元素 */public boolean contains(Object o) {    return m.containsKey(o);}/** * 迭代器 */public Iterator<E> iterator() {    return m.navigableKeySet().iterator();}

TreeSet常用方法的底层实现都是使用的TreeMap的方法逻辑，就是这么偷懒。

TreeSet可以按元素大小顺序排列的功能，也是使用TreeMap实现的，感兴趣的可以看一下上篇文章讲的TreeMap源码。由于TreeSet可以元素大小排列，所以跟其他Set集合相比，增加了一些按照元素大小范围查询的方法。

其他方法列表：

作用

方法签名

获取第一个元素

E first()

获取最后一个元素

E last()

获取大于指定键的最小键

E higher(E e)

获取小于指定键的最大元素

E lower(E e)

获取大于等于指定键的最小键

E ceiling(E e)

获取小于等于指定键的最大键

E floor(E e)

获取并删除第一个元素

E pollFirst()

获取并删除最后一个元素

E pollLast()

获取前几个元素（inclusive表示是否包含当前元素）

NavigableSet headSet(E toElement, boolean inclusive)

获取后几个元素（inclusive表示是否包含当前元素）

NavigableSet tailSet(E fromElement, boolean inclusive)

获取其中一段元素集合（inclusive表示是否包含当前元素）

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

获取其中一段元素集合（左开右开）

SortedSet subSet(E fromElement, E toElement)

获取前几个元素（不包含当前元素）

SortedSet headSet(E toElement)

获取后几个元素（不包含当前元素）

SortedSet tailSet(E fromElement)

总结

HashSet、LinkedHashSet、TreeSet，这三个常用的Set集合的共同点是都实现了Set接口，所以使用方式都是一样的，使用add()方法添加元素，使用remove()删除元素，使用contains()方法判断元素是否存在，使用iterator()方法迭代遍历元素，这三个类都可以去除重复元素。

不同点是： HashSet的关键特性：

是最基础的Set集合，可以去除重复元素。HashSet是基于HashMap实现的，使用组合的方式，并非继承。利用了HashMap的key不重复的特性，而value是一个默认空对象，其他方法也都是使用HashMap实现。

LinkedHashSet的关键特性：

LinkedHashSet继承自HashSet，而内部则是采用组合LinkedHashMap的方式实现的。LinkedHashSet在HashSet功能基础上，增加了按照元素插入顺序或者访问顺序的迭代方式，代价是额外增加一倍的存储空间。方法内部都是使用LinkedHashMap实现的。

TreeSet的关键特性：

TreeSet是基于TreeMap实现的，也是采用组合的方式。TreeSet在HashSet功能基础上，可以保证按照元素大小顺序排列，代价是查询、插入、删除接口的时间复杂度从O(1)退化到O(log n)。方法内部都是使用TreeMap实现的。