学习目标

• 理解 Set 接口的核心特性：元素唯一性

• 掌握 Set 的常用实现类及其适用场景

• 熟练使用 Set 的基本操作（添加、查询、删除、遍历）

• 能够根据需求选择合适的 Set 实现类

什么是 Set

在 Java 中，Set 是集合框架中的一个核心接口，位于 java.util 包中。它代表一个不包含重复元素的集合。

核心特性

• 不允许重复元素：尝试添加已存在的元素将被忽略（add() 返回 false）

• 最多包含一个 null 元素（TreeSet 除外，它完全不允许 null）

• 提供高效的查找、插入和删除操作（具体性能取决于实现类）

• 无索引概念：不能通过位置访问元素（不像 List）

注意：Set 是接口，不能直接实例化，必须使用其实现类创建对象。

Set 的继承体系

主要实现类

创建 Set 对象

由于 Set 是接口，必须通过其实现类创建实例。推荐使用泛型确保类型安全：

// 使用 HashSet（最常见）
Set<String> set = new HashSet<>();

// 使用 LinkedHashSet（需保持插入顺序）
Set<Integer> orderedSet = new LinkedHashSet<>();

// 使用 TreeSet（需自动排序）
Set<String> sortedSet = new TreeSet<>();

常见操作示例

1. 添加元素（自动去重）

import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Set<String> s = new HashSet<>();
        s.add("B");
        s.add("B"); // 重复，不会添加
        s.add("C");
        s.add("A");

        System.out.println(s); // 输出: [A, B, C]（顺序不定）
    }
}

add() 方法返回 boolean：成功添加返回 true，已存在返回 false。

2. 查询元素

使用 contains() 判断元素是否存在：

Set<String> h = new HashSet<>();
h.add("A");
h.add("B");
h.add("C");

System.out.println("Set is " + h);           // [A, B, C]
System.out.println("Contains D: " + h.contains("D")); // false

3. 删除元素

h.remove("B"); // 删除元素 "B"
System.out.println(h); // [A, C, D, E]

4. 遍历元素

推荐使用增强 for 循环（foreach）：

for (String value : h) {
    System.out.print(value + ", ");
}
// 输出: A, B, C, D, E, （顺序取决于具体实现）

也可以使用 Iterator：

Iterator<String> it = h.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.print(it.next() + " ");
}

常用方法

各实现类使用场景

HashSet

• 默认选择，当不需要顺序且追求最高性能时

• 适用于去重、成员检查等场景

LinkedHashSet

• 需要保持元素插入顺序，同时去重

• 例如：记录用户最近访问的页面（去重但保留访问顺序）

TreeSet

• 需要自动排序的唯一元素集合

• 支持范围查询（如 subSet, headSet, tailSet）

• 例如：排行榜、按字母排序的标签云

EnumSet

• 仅用于枚举类型

• 内存效率高，操作极快

• 例如：权限控制（EnumSet.of(Permission.READ, Permission.WRITE)）

重点总结

• Set 的核心价值在于保证元素唯一性

• 不同实现类在顺序性、排序、性能、null 支持上各有差异

• HashSet 是通用首选；LinkedHashSet 保留插入顺序；TreeSet 自动排序

• 所有 Set 实现类都非线程安全，多线程环境下需外部同步

• 遍历时应避免使用索引（因为没有索引），优先使用 foreach 或 Iterator

思考题

1. 为什么 TreeSet 不允许存储 null 元素？这与其底层数据结构有什么关系？

2. 如果你需要实现一个“最近使用标签”功能（自动去重且按使用时间排序），应该选择哪种 Set 实现？为什么？

3. 在什么情况下你会使用 retainAll() 方法？请结合实际业务场景举例说明。