Java Set 集合深度解析（HashSet / TreeSet 原理详解）
一、什么是 Set
在 Java 集合框架中，Set 是一个不允许重复元素的集合。
特点：
元素唯一
无索引
部分实现类无序
示例：
Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("Java"); set.add("Python"); set.add("Java"); System.out.println(set);输出：
[Java, Python]说明：
Set 自动去重二、Set 集合体系结构
Java Set 结构：
Collection │ └── Set │ ├── HashSet │ └── LinkedHashSet │ └── SortedSet │ └── TreeSet常见实现类：
| 类 | 特点 |
|---|---|
| HashSet | 无序、不重复 |
| LinkedHashSet | 有序、不重复 |
| TreeSet | 排序、不重复 |
三、HashSet 原理（重点）
HashSet 本质：
HashSet = HashMap源码：
private transient HashMap<E,Object> map;HashSet 存储结构：
key -> element value -> 固定对象源码：
private static final Object PRESENT = new Object();add 方法：
public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT) == null; }结构示意：
HashMap │ key value Java -> PRESENT Python-> PRESENT C++ -> PRESENT所以：
HashSet 底层完全依赖 HashMap四、HashSet 数据结构
HashSet 的底层结构就是HashMap
即：
数组 + 链表 + 红黑树结构：
table │ ├── Node -> Node │ ├── Node -> Node -> Node │ └── Node -> 红黑树因此：
HashSet 的性能 ≈ HashMap五、HashSet 去重原理
Set 之所以不允许重复，核心依赖：
hashCode() equals()执行流程：
add(element) │ 计算 hashCode │ 定位数组位置 │ 是否存在元素 │ equals 判断流程图：
hashCode 相同 │ equals 判断 │ │ true false │ │ 不插入 插入示例
class Student{ int id; String name; }如果不重写：
equals hashCode结果：
不会去重因为：
地址不同必须重写：
@Override public int hashCode() { return Objects.hash(id,name); } @Override public boolean equals(Object obj) { if(this == obj) return true; if(!(obj instanceof Student)) return false; Student s = (Student)obj; return id == s.id && Objects.equals(name,s.name); }六、LinkedHashSet 原理
LinkedHashSet 是：
HashSet 子类源码：
public class LinkedHashSet<E> extends HashSet<E>底层：
LinkedHashMap结构：
Hash表 + 双向链表示意：
HashMap │ 双向链表维护顺序结构：
A → B → C → D特点：
保持插入顺序示例：
Set<String> set = new LinkedHashSet<>(); set.add("C"); set.add("A"); set.add("B"); System.out.println(set);输出：
[C, A, B]顺序保持。
七、TreeSet 原理
TreeSet 特点：
自动排序底层：
TreeMap源码：
private transient NavigableMap<E,Object> m;数据结构：
红黑树示意：
10 / \ 5 15 / \ 3 7时间复杂度：
O(log n)八、TreeSet 排序规则
TreeSet 排序方式有两种：
1 自然排序
对象实现：
Comparable示例：
class Student implements Comparable<Student>{ int age; @Override public int compareTo(Student o){ return this.age - o.age; } }TreeSet：
Set<Student> set = new TreeSet<>();2 自定义排序
使用：
Comparator示例：
Set<Student> set = new TreeSet<>( (a,b)->a.age - b.age );九、HashSet vs LinkedHashSet vs TreeSet
| 集合 | 底层结构 | 是否有序 | 时间复杂度 |
|---|---|---|---|
| HashSet | HashMap | 无序 | O(1) |
| LinkedHashSet | LinkedHashMap | 插入顺序 | O(1) |
| TreeSet | 红黑树 | 排序 | O(log n) |
选择建议：
需要去重 → HashSet 需要顺序 → LinkedHashSet 需要排序 → TreeSet十、Set 常用方法
add(E e) remove(Object o) contains(Object o) size() clear()示例：
Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("Java"); set.remove("Java"); set.contains("Java");十一、Set 遍历方式
Set 没有索引，因此不能：
for(i)遍历方式：
增强for
for(String s:set){ System.out.println(s); }Iterator
Iterator<String> it = set.iterator(); while(it.hasNext()){ System.out.println(it.next()); }forEach
set.forEach(System.out::println);十二、Set 为什么没有 get()
原因：
Set 无索引Set 设计理念：
只关心元素存在而不是：
位置十三、Set 面试高频问题
1 HashSet 底层结构
HashMap2 HashSet 如何去重
依赖：
hashCode equals3 HashSet 是否有序
无序4 LinkedHashSet 为什么有序
因为：
双向链表维护：
插入顺序5 TreeSet 为什么能排序
因为底层：
红黑树6 TreeSet 插入复杂度
O(log n)7 TreeSet 为什么不能存 null
因为排序需要：
compareTonull 无法比较。
十四、总结
Java Set 核心结构：
Set │ ├─ HashSet │ HashMap │ ├─ LinkedHashSet │ LinkedHashMap │ └─ TreeSet 红黑树核心知识：
HashSet去重原理 LinkedHashSet顺序 TreeSet排序 hashCode + equals 红黑树