【Java集合】单列集合Set：HashSet与LinkedHashSet详解，为什么它比List接口更严格？
前言 上篇我们介绍了单列集合中常用的list接口，本篇我们来聊聊单列集合中的另外一个重要接口Set集合。
1、Set 介绍
java.util.Set接口和java.util.List接口一样，同样实现了Collection接口，它与Collection接口中的方法基本一致，并没有对Collection接口进行功能上的扩充，只是比Collection接口更加严格了。
与List接口不同的是，Set接口中元素无序，并且都会以某种规则保证存入的元素不出现重复，这里的某种规则，我们在后面中给大家揭秘，大家不要着急。
1 无序
2 不可重复
它没有索引，所以不能使用普通for 循环进行遍历。
Set 集合 遍历元素的方式 迭代器，增强for
来，我们通过案例练习来看看
//创建集合对象
HashSet hs = new HashSet();
//使用Collection的方法添加元素
hs.add("hello");
hs.add("world");
hs.add("java");
//无法添加，在执行这行代码时，会报错误
hs.add("world");
//遍历
for(String s : hs) {
System.out.println(s);
}
Set接口类型，定义变量，Collection的常用方法 add()没有报错，说明Set 完全实现了Collection中的方法；
在添加代码 hs.add("world");无法加入，验证了 Set的不可重复；
多次运行遍历发现，输入的顺序是改变的，说明Set是无序的。
Set集合有多个实现子类，这里我们介绍其中的java.util.HashSet、java.util.LinkedHashSet这两个集合。
2、HashSet 集合介绍
通过java文档，我们知道java.util.HashSet是Set接口的一个实现类
它所存储的元素是不可重复的
元素都是无序的(即存取顺序不一致)
没有索引，没有带索引的方法，也不能使用普通for循环遍历
java.util.HashSet 是由哈希表(实际上是一个 HashMap 实例)支持，换句话说它的底层的实现数据结构是 哈希表结构，而哈希表结构的特点是查询速度非常快。
我们先来使用一下HashSet集合，体验一下，在进行讲解：
public class Demo1Set {
public static void main(String[] args) {
//创建集合对象
HashSet hs = new HashSet();
//添加元素
hs.add("hello");
hs.add("world");
hs.add("java");
hs.add("world");
//使用增强for遍历
for(String s : hs) {
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果如下
world
java
hello
***发现world 单词只存储了一个，集合中没有重复元素***
3、HashSet集合存储数据的结构
3.1 哈希表数据结构
我们在前面的文章中，已经介绍过基本的数据结构，大家可以回顾以下。
哈希表是什么呢？简单的理解，在Java中，哈希表有两个版本，在jdk1.8 之前，哈希表 = 数组+链表 ，而在 jdk1.8 之后，哈希表 = 数组+链表+红黑树(一种特殊的二叉树) 我们在这里对哈希表的讲述，为了便于我们学习，只需要记住它在计算机中的结构图即可。
你还在苦恼找不到真正免费的编程学习平台吗?可以试试云端源想！课程视频、在线书籍、在线编程、实验场景模拟、一对一咨询…无论你是初学者还是有经验的开发者，这里都有你需要的一切。最重要的是，所有资源完全免费！点击这里，立即开始你的学习之旅！
再一个，现在我们大多使用的jdk版本是1.8之后的，所以我们讲解的哈希表结构是 第二个版本。 废话不多说，来看看图吧：
- 我们在之前已经介绍过数组和链表的结构图，所以我们在这里就来简单介绍一下红黑树结构。
我们在生活中树的结构，树根-树枝-叶子。计算机世界的树，刚好与我们现实中的树成镜像相反，树根在上，树枝在下。那每个树枝上只有不超过两个叶子的就叫做 二叉树，而红黑树就是我们一颗特殊的二叉树，结构就是这样： 
说完红黑二叉树呢，我们来看看我们的哈希表结构图：
有数组
有链表
有红黑树
3.2 哈希值
我们刚刚通过哈希表的介绍，知道 元素在结构中的存放位置，是根据hash值来决定的，而 链表的长度达到某些条件就可能触发把链表演化为一个红黑树结构。那么hash值是什么呢？说白了就是个数字，只不过是通过一定算法计算出来的。
接下来我们介绍一下：
哈希值：是JDK 根据对象地址或者字符串或者数字算出来的 int 类型的数值
如何获取哈希值？
在java基础中，我们学习过 Object类是所有类的基类，每个类都默认继承Object类。通过API 文档查找，有个方法 public int hashCode()：返回对象的哈希码值。
我们看下这个方法的使用
首先定义一个person类
具有两个属性，设置getset方法，设置构造函数
public class Demo2HashCode {
public static void main(String[] args) {
String str1 = "hello";
String str2 = new String("hello");
System.out.println("str1 hashcode =" + str1.hashCode());
System.out.println("str2 hashcode =" + str2.hashCode());
//通过上下两段代码的对比，我们可以知道 String 类重写了HashCode()方法。
Student student = new Student("玛丽", 20);
Student student2 = new Student("沈腾", 30);
System.out.println("student hashcode =" + student.hashCode());
System.out.println("student2 hashcode =" + student2.hashCode());
}
}
好，我们了解了hash值概念和获取方式，那我们就来看看元素事怎么加入到 hashset中的
3.3 添加元素过程
那么向 HashSet集合中，添加一个元素时，到底执行了哪些流程呢？ 首先我们在实例化HashSet 对象，同过api文档，在调用空参构造器后，创建了一个长度为16的数组。 其次在调用add方法之后，它的执行流程如下：
根据对象的哈希值计算存储位置
如果当前位置没有元素则直接存入
如果当前位置有元素存在，则进入第二步当前元素的元素和已经存在的元素比较哈希值如果哈希值不同，则将当前元素进行存储如果哈希值相同，则进入第三步
通过equals()方法比较两个元素的内容如果内容不相同，则将当前元素进行存储如果内容相同，则不存储当前元素流程图来表示：
了解了元素添加的原理后，在添加元素的过程中，如果说某一条链表达到一定数量，就会触发条件，去演化为一条红黑树，防止我们学起来太吃力，在这里不做深入探究。 总而言之，JDK1.8引入红黑树大程度优化了HashMap的性能，那么对于我们来讲保证HashSet集合元素的唯一，其实就是根据对象的hashCode和equals方法来决定的。如果我们往集合中存放自定义的对象，那么保证其唯一，就必须复写hashCode和equals方法建立属于当前对象的比较方式。
4、HashSet 存储自定义类型元素
//优化后的student
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
@Override
public String toString() {
return "Student{" +
"name='" + name + '\'' +
", age=" + age +
'}';
}
@Override
public boolean equals(Object o) {
if (this == o) return true;
if (!(o instanceof Student)) return false;
Student student = (Student) o;
if (age != student.age) return false;
return name.equals(student.name);
}
@Override
public int hashCode() {
int result = name.hashCode();
result = 31 * result + age;
return result;
}
}
public class Demo3HashSet {
public static void main(String[] args) {
HashSet students = new HashSet<>();
Student student = new Student("玛丽", 20);
Student student2 = new Student("沈腾", 30);
Student student3 = new Student("沈腾", 30);
students.add(student);
students.add(student2);
students.add(student3);
for (Student studentObj : students) {
System.out.println("Hashset 元素=" + studentObj);
}
}
}
执行结果
Hashset 元素=Student{name='玛丽', age=20}
Hashset 元素=Student{name='沈腾', age=30}
5、LinkedHashSet
我们知道HashSet 保证元素的唯一，可以元素存放进去是没有顺序的，那么我们有没有办法保证有序呢？ 打开API文档，我们查看 HashSet下面有一个子类 java.util.LinkedHashSet，这个名字听起来和我们之前学过的LinedList 有点像呢。通过文档，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。 简单的理解为：在进行集合添加元素的同时，不仅经过程序的执行形成一个哈希表结构，还维护了一个记录插入前后顺序的双向链表。 我们通过案例来感受一下：
public class Demo4LinkedHashSet {
public static void main(String[] args) {
// Set demo = new HashSet<>();
Set demo = new LinkedHashSet<>();
demo.add("hello");
demo.add("world");
demo.add("ni");
demo.add("hao");
demo.add("hello");
for (String content : demo) {
System.out.println("---" + content);
}
}
}
执行结果：
第一次：
---world
---hao
---hello
---ni
第二次：
---hello
---world
---ni
---hao
小节
到这里我们已经讲完了单列集合的两种基本接口，分别是List 和 Set，然后通过一些简单的案例，我们也初步了解了它们的使用，其实大家可能还是有些懵逼的；但是在这里，还是要多练习，多看看别人的代码，看看别的优秀的代码，是在怎样的场景下使用的，是怎么互相转换使用的；希望在大家阅读这个系列文章的时候，一方面使一些刚学习的新人，有所帮助；一方面为一些已经工作了一段时间的朋友，温故而知新；更重要的一点，让大家知道，技术的出现，是为了解决问题而创造出来的，他本来就是为了解决生活的难题，只不过使用了一些好的，快捷的方式而已。
可能文章中有些地方讲的不恰当，大家可以私信，探讨探讨，互相提高。本篇就到这里，happy ending！
