HashSet、TreeSet、LinkedHashSet的区别

原文链接：HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet

在一个set中，是没有重复元素的。这也是使用set最主要的原因之一。Set的实现类有三个：HashSet，TreeSet，LinkedHashSet。什么时候使用哪一种实现类，是一个非常的问题。简单地说，如果我们想要一个快速的set，那么我们应该使用HashSet；如果我们需要一个已经排好序的set，那么TreeSet应该被使用；如果我们想一个可以根据插入顺序来读取的set，那么LinkedHashSet应该被使用。

1.Set接口

Set接口继承了Collection接口。在set中，不允许有重复的元素。每一个元素在set中都是唯一的。我们可以简单地添加元素至一个set中，最后，我们会得到一个自动删除重复元素的set。

2.HashSet vs. TreeSet vs. LinkedHashSet 

HashSet 是使用一个哈希表实现的。元素是无序的。add、remove 及contains 方法的时间复杂度是一个常量 O(1)。

TreeSet 是使用一个树结构（算法书籍上的红黑树）来实现的。元素在set中被排好序，但是add、remove及contains方法的时间复杂度为O(log(n))。它提供了几个方法用来处理有序的set，比如first()，last()，headSet()，tailSet()等等。

LinkedHashSet介于HashSet与TreeSet之间。它由一个执行hash表的链表实现，因此，它提供顺序插入。基本方法的时间复杂度为O(1)。

3.TreeSet 例子

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1. TreeSet<Integer> tree = new TreeSet<Integer>();  
2. tree.add(12);  
3. tree.add(63);  
4. tree.add(34);  
5. tree.add(45);  
6.    
7. Iterator<Integer> iterator = tree.iterator();  
8. System.out.print("Tree set data: ");  
9. while (iterator.hasNext()) {  
10.     System.out.print(iterator.next() + " ");  
11. }  

如下所示，输出是已排好序的：

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1. Tree set data: 12 34 45 63  

现在，我们来定义一个如下的Dog类：

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1. class Dog {  
2.     int size;  
3.    
4.     public Dog(int s) {  
5.         size = s;  
6.     }  
7.    
8.     public String toString() {  
9.         return size + "";  
10.     }  
11. }  

我们添加一些dog至TreeSet中，就像下面这样：

[java] view plain copy

1. import java.util.Iterator;  
2. import java.util.TreeSet;  
3.    
4. public class TestTreeSet {  
5.     public static void main(String[] args) {  
6.         TreeSet<Dog> dset = new TreeSet<Dog>();  
7.         dset.add(new Dog(2));  
8.         dset.add(new Dog(1));  
9.         dset.add(new Dog(3));  
10.    
11.         Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();  
12.    
13.         while (iterator.hasNext()) {  
14.             System.out.print(iterator.next() + " ");  
15.         }  
16.     }  
17. }  

编译没问题，但是出现运行时错误：

[java] view plain copy

1. Exception in thread “main” java.lang.ClassCastException: collection.Dog cannot be cast to java.lang.Comparable  
2. at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)  
3. at java.util.TreeSet.add(Unknown Source)  
4. at collection.TestTreeSet.main(TestTreeSet.java:22)  

因为TreeSet是有序的，Dog对象需要实现java.lang.Comparable的compareTo()方法（应该是先实现Comparable再重写compareTo()方法），就像下面这样：

[java] view plain copy

1. class Dog implements Comparable<Dog>{  
2.     int size;  
3.    
4.     public Dog(int s) {  
5.         size = s;  
6.     }  
7.    
8.     public String toString() {  
9.         return size + "";  
10.     }  
11.    
12.     @Override  
13.     public int compareTo(Dog o) {  
14.             return size - o.size;  
15.     }  
16. }  

输出：

[java] view plain copy

1. 1 2 3  

4.HashSet 例子

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1. HashSet<Dog> dset = new HashSet<Dog>();  
2. dset.add(new Dog(2));  
3. dset.add(new Dog(1));  
4. dset.add(new Dog(3));  
5. dset.add(new Dog(5));  
6. dset.add(new Dog(4));  
7. Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();  
8. while (iterator.hasNext()) {  
9.     System.out.print(iterator.next() + " ");  
10. }  

输出：

[java] view plain copy

1. 5 3 2 1 4  

注意：顺序是不确定的。

5.LinkedHashSet 例子

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1. LinkedHashSet<Dog> dset = new LinkedHashSet<Dog>();  
2. dset.add(new Dog(2));  
3. dset.add(new Dog(1));  
4. dset.add(new Dog(3));  
5. dset.add(new Dog(5));  
6. dset.add(new Dog(4));  
7. Iterator<Dog> iterator = dset.iterator();  
8. while (iterator.hasNext()) {  
9.     System.out.print(iterator.next() + " ");  
10. }  

输出顺序是确定的，并且是按插入时的顺序。

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1. 2 1 3 5 4  

6.性能测试

以下方法是测试三种类的add()方法的性能。

[java] view plain copy

1. public static void main(String[] args) {  
2.    
3.     Random r = new Random();  
4.    
5.     HashSet<Dog> hashSet = new HashSet<Dog>();  
6.     TreeSet<Dog> treeSet = new TreeSet<Dog>();  
7.     LinkedHashSet<Dog> linkedSet = new LinkedHashSet<Dog>();  
8.    
9.     // start time  
10.     long startTime = System.nanoTime();  
11.    
12.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
13.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;  
14.         hashSet.add(new Dog(x));  
15.     }  
16.     // end time  
17.     long endTime = System.nanoTime();  
18.     long duration = endTime - startTime;  
19.     System.out.println("HashSet: " + duration);  
20.    
21.    
22.    
23.    
24.     // start time  
25.     startTime = System.nanoTime();  
26.    
27.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
28.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;  
29.         treeSet.add(new Dog(x));  
30.     }  
31.     // end time  
32.     endTime = System.nanoTime();  
33.     duration = endTime - startTime;  
34.     System.out.println("TreeSet: " + duration);  
35.    
36.    
37.    
38.    
39.     // start time  
40.     startTime = System.nanoTime();  
41.    
42.     for (int i = 0; i < 1000; i++) {  
43.         int x = r.nextInt(1000 - 10) + 10;  
44.         linkedSet.add(new Dog(x));  
45.     }  
46.     // end time  
47.     endTime = System.nanoTime();  
48.     duration = endTime - startTime;  
49.     System.out.println("LinkedHashSet: " + duration);  
50.    
51. }  

从下面的输出，我们可以清楚地看到HashSet是最快的。

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1. HashSet: 2244768  
2. TreeSet: 3549314  
3. LinkedHashSet: 2263320