JavaSet集合源码深度解析

在Java集合框架中，Set接口用于表示不允许重复元素的集合。本文将详细介绍Set接口的主要实现类——HashSet、LinkedHashSet和TreeSet的内部工作原理。

### HashSet
HashSet实现了Set接口，内部使用HashMap来存储元素。它不保证元素的迭代顺序，允许存储null值。例如：
```java
HashSet set = new HashSet<>();
set.add("hello");
set.add("world");
set.add("java");
set.add(null);
```
通过上述代码可以看出，HashSet允许添加null值，并确保元素的唯一性。其add方法的关键在于调用HashMap的put方法，通过hashCode和equals方法确保元素的唯一性。

### LinkedHashSet
LinkedHashSet是HashSet的一个子类，它通过维护一个双向链表来保持元素的插入顺序。这意味着每次迭代时，元素的顺序与其插入顺序一致。例如：
```java
LinkedHashSet linkedSet = new LinkedHashSet<>();
linkedSet.add("hello");
linkedSet.add("world");
linkedSet.add("java");
```
通过上述代码，可以看到LinkedHashSet在迭代时保持了元素的插入顺序。

### TreeSet
TreeSet实现了SortedSet接口，内部使用TreeMap来存储元素。它可以根据元素的自然顺序或自定义的Comparator进行排序。例如：
```java
TreeSet treeSet = new TreeSet<>();
treeSet.add(10);
treeSet.add(26);
treeSet.add(20);
treeSet.add(13);
treeSet.add(3);
```
通过上述代码，可以看到TreeSet在迭代时会按照元素的自然顺序进行排序。

#### 自定义对象排序
对于自定义对象，TreeSet可以通过实现Comparable接口或提供Comparator来实现排序。例如，假设有一个Student类：
```java
public class Student {
private String name;
private int age;

// 构造函数、getter和setter省略

@Override
public int hashCode() {
return this.name.hashCode() + this.age * 15;
}

@Override
public boolean equals(Object obj) {
if (this == obj) return true;
if (!(obj instanceof Student)) return false;
Student s = (Student) obj;
return this.name.equals(s.name) && this.age == s.age;
}
}
```
使用TreeSet时，可以通过实现Comparable接口或提供Comparator来实现排序：
```java
TreeSet treeSet = new TreeSet<>(new Comparator() {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
int nameLengthDiff = o1.getName().length() - o2.getName().length();
if (nameLengthDiff == 0) {
return o1.getName().compareTo(o2.getName());
}
return nameLengthDiff;
}
});
```
通过上述代码，可以看到TreeSet可以根据自定义的Comparator进行排序。

### 总结
本文详细介绍了Java集合框架中Set接口的三个主要实现类——HashSet、LinkedHashSet和TreeSet的内部工作原理。通过对这些类的源码分析，可以帮助开发者更好地理解和使用这些集合类，提高编程效率。