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Java Set 集合详解：从基础语法到实战应用，彻底掌握去重与唯一性集合

news 2025/7/19 8:12:35

作为一名 Java 开发工程师，你一定在实际开发中遇到过需要去重、唯一性校验、快速查找等场景。这时候，Set 集合 就成为你不可或缺的工具。

本文将带你全面掌握：

Set 接口的定义与核心方法
常见实现类（如 HashSet、TreeSet、LinkedHashSet）
Set 的去重原理（equals() 与 hashCode()）
Set 的遍历、增删查改、集合运算（交集、并集、差集）
Set 在实际业务中的应用场景
线程安全与并发使用的最佳实践

并通过丰富的代码示例和真实项目场景讲解，帮助你写出更高效、结构更清晰的 Java 集合代码。

🧱 一、什么是 `Set` 集合？

Set 是 Java 集合框架中 Collection 接口的子接口之一，它表示一个不包含重复元素的集合。

✅ `Set` 的核心特性：

特性	描述
不允许重复	元素不能重复（通过 `equals()` 和 `hashCode()` 判断）
无序	默认不保证插入顺序（`LinkedHashSet` 除外）
无索引访问	不能通过索引获取元素
支持泛型	推荐使用泛型来保证类型安全
适用于唯一性操作	如去重、集合运算、快速查找等

🔍 二、`Set` 的常见实现类

实现类	特点	适用场景
`HashSet`	基于哈希表实现，无序，查找快	默认唯一性集合
`LinkedHashSet`	哈希表 + 双向链表，保持插入顺序	保持顺序的唯一集合
`TreeSet`	基于红黑树实现，自动排序	需要排序的唯一集合
`ConcurrentSkipListSet`	线程安全，基于跳表实现	高并发下排序集合

🧠 三、`Set` 的基本操作

✅ 1. 创建与初始化

// 使用 HashSet 初始化
Set<String> set = new HashSet<>();// 静态初始化
Set<String> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList("Java", "Python", "C++"));// 不可变集合（Java 9+）
Set<String> set3 = Set.of("A", "B", "C");

✅ 2. 添加元素

set.add("Java");            // 添加元素
set.add("Java");            // 不会重复添加
set.addAll(Arrays.asList("Python", "JavaScript")); // 添加集合

✅ 3. 删除元素

set.remove("Java");         // 删除指定元素
set.clear();                // 清空集合

✅ 4. 查询元素

boolean contains = set.contains("Java"); // 是否包含某个元素
int size = set.size();      // 获取集合大小
boolean isEmpty = set.isEmpty(); // 是否为空

✅ 5. 遍历方式对比

遍历方式	示例	特点
增强 for 循环	`for (String s : set)`	简洁易读
Iterator 迭代器	`Iterator<String> it = set.iterator(); while (it.hasNext())`	支持在遍历中删除
Stream 流式处理	`set.stream().forEach(System.out::println)`	支持过滤、映射、排序等操作

🔁 四、`Set` 的高级操作

✅ 1. 集合运算（交集、并集、差集）

Set<String> set1 = new HashSet<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
Set<String> set2 = new HashSet<>(Arrays.asList("B", "C", "D"));// 并集
Set<String> union = new HashSet<>(set1);
union.addAll(set2);// 交集
Set<String> intersection = new HashSet<>(set1);
intersection.retainAll(set2);// 差集
Set<String> difference = new HashSet<>(set1);
difference.removeAll(set2);

✅ 2. 排序（使用 `TreeSet`）

Set<String> sortedSet = new TreeSet<>();
sortedSet.addAll(Arrays.asList("Banana", "Apple", "Orange"));// 输出顺序：Apple, Banana, Orange

✅ 3. 保持插入顺序（使用 `LinkedHashSet`）

Set<String> orderedSet = new LinkedHashSet<>();
orderedSet.add("First");
orderedSet.add("Second");
orderedSet.add("Third");// 遍历时顺序不变

✅ 4. 转换为 List 或数组

List<String> list = new ArrayList<>(set);
String[] array = set.toArray(new String[0]);

🧪 五、`Set` 的实际应用场景

场景1：去重处理（最常见用途）

List<String> duplicates = Arrays.asList("a", "b", "a", "c");
Set<String> unique = new HashSet<>(duplicates); // {"a", "b", "c"}

场景2：权限校验（判断是否包含权限）

Set<String> permissions = new HashSet<>(Arrays.asList("read", "write", "admin"));if (permissions.contains("delete")) {// 执行删除操作
}

场景3：数据同步与差异检测（如数据库对比）

Set<String> dbUsers = getFromDB(); // 数据库中的用户
Set<String> fileUsers = getFromFile(); // 文件中的用户Set<String> toAdd = new HashSet<>(fileUsers);
toAdd.removeAll(dbUsers); // 需要新增的用户Set<String> toRemove = new HashSet<>(dbUsers);
toRemove.removeAll(fileUsers); // 需要删除的用户

场景4：使用 `TreeSet` 实现自动排序的去重集合

Set<Integer> numbers = new TreeSet<>();
numbers.addAll(Arrays.asList(5, 3, 8, 1, 3));
// 输出顺序：1, 3, 5, 8

场景5：线程安全的 `Set`（多线程环境）

Set<String> safeSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());// 或使用并发集合
Set<String> concurrentSet = new CopyOnWriteArraySet<>();

🚫 六、常见误区与注意事项

误区	正确做法
忘记重写 `equals()` 和 `hashCode()`	自定义类作为 Set 元素时必须重写
使用 `==` 比较字符串	使用 `equals()` 或 `Objects.equals()`
在遍历中直接删除元素	使用 `Iterator.remove()`
忘记初始化 `Set` 就使用	先 `new HashSet<>()`
忽略线程安全问题	多线程使用 `CopyOnWriteArraySet` 或同步包装
错误使用 `Set.of()` 修改列表	`Set.of(...)` 是不可变集合，修改会抛出异常

🧱 七、`Set` 与 `List` 的区别对比

对比项	`Set`	`List`
是否允许重复	不允许	允许
是否有序	不保证顺序（`LinkedHashSet` 除外）	有序
是否支持索引访问	不支持	支持
是否适合去重	非常适合	不适合
常用实现类	`HashSet`, `TreeSet`, `LinkedHashSet`	`ArrayList`, `LinkedList`

📊 八、总结：Java `Set` 核心知识点一览表

内容	说明
接口定义	`Set<E>`
常用实现类	`HashSet`, `TreeSet`, `LinkedHashSet`, `CopyOnWriteArraySet`
核心方法	add、remove、contains、size、isEmpty、iterator
遍历方式	增强 for、Iterator、Stream
高级操作	集合运算、排序、保持顺序、去重
线程安全	`Collections.synchronizedSet()`、`CopyOnWriteArraySet`
应用场景	去重、权限控制、数据同步、集合运算

📎 九、附录：`Set` 常用技巧速查表

技巧	示例
创建只读集合	`Collections.unmodifiableSet(set)`
同步集合	`Collections.synchronizedSet(new HashSet<>())`
集合转数组	`set.toArray(new String[0])`
判断是否为空	`set.isEmpty()`
获取最大最小值	`Collections.max(set)` / `Collections.min(set)`（需为 `SortedSet`）
使用 Stream 过滤	`set.stream().filter(s -> s.startsWith("A")).toList()`
使用 Stream 转换	`set.stream().map(String::toUpperCase).toList()`
使用 Stream 收集到 Set	`list.stream().collect(Collectors.toSet())`
判断是否是子集	`set1.containsAll(set2)`
集合交集	`set1.retainAll(set2)`