15. Set接口有哪些常见实现类？它们之间的区别是什么？

Set接口是Java集合框架中的一部分，用于存储不重复的元素。Set接口有多个常见的实现类，它们在内部结构、性能和特性上有所不同。以下是一些常见的Set实现类及其之间的区别：

1. HashSet

• 内部实现: HashSet是基于HashMap实现的，底层使用哈希表来存储元素。

• 特点

  :

  • 无序: 元素没有固定的顺序。插入的顺序可能与遍历时的顺序不同。
  • 允许null元素: 允许一个null元素。
  • 性能: 由于基于哈希表的实现，HashSet的插入、删除、和查找操作时间复杂度通常为O(1)。

• 适用场景: 适用于不要求顺序、需要高效操作的场景。

Set<String> hashSet = new HashSet<>();

2. LinkedHashSet

• 内部实现: LinkedHashSet继承自HashSet，内部使用哈希表和双向链表来维护元素的顺序。

• 特点

  :

  • 有序: 按照插入顺序进行遍历，即元素以插入顺序排序。
  • 允许null元素: 允许一个null元素。
  • 性能: 与HashSet相比，LinkedHashSet的性能略低，但仍保持O(1)的插入、删除、和查找时间复杂度。

• 适用场景: 适用于既需要保持插入顺序，又需要快速查找的场景。

Set<String> linkedHashSet = new LinkedHashSet<>();

3. TreeSet

• 内部实现: TreeSet基于红黑树（自平衡二叉搜索树）实现，内部使用TreeMap来存储元素。

• 特点

  :

  • 排序: 元素按照自然顺序（或者通过提供的比较器）进行排序。
  • 不允许null元素: 在Java 7及以后版本中，不允许存储null元素。
  • 性能: 插入、删除、和查找操作的时间复杂度为O(log n)，因为红黑树的操作复杂度较高。

• 适用场景: 适用于需要按顺序访问元素的场景，特别是在需要快速查找最小、最大元素或范围查询的情况下。

Set<String> treeSet = new TreeSet<>();

4. EnumSet

• 内部实现: EnumSet是专门为枚举类型设计的集合实现类，内部基于位向量实现。

• 特点

  :

  • 高效: EnumSet使用位操作进行存储和查询，性能非常高。
  • 有序: 元素按照枚举常量在枚举类中的自然顺序排列。
  • 不允许null元素: EnumSet不允许null元素。
  • 内存高效: 由于使用位向量表示，EnumSet比其他Set实现占用的内存更少。

• 适用场景: 适用于所有元素都是枚举类型，并且需要高效操作的场景。

enum Day { MONDAY, TUESDAY, WEDNESDAY, THURSDAY, FRIDAY, SATURDAY, SUNDAY }
Set<Day> enumSet = EnumSet.of(Day.MONDAY, Day.TUESDAY);

5. CopyOnWriteArraySet

• 内部实现: CopyOnWriteArraySet是基于CopyOnWriteArrayList实现的，适用于并发场景。

• 特点

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  • 线程安全: 适用于多线程环境，所有的写操作都会创建一个新的底层数组，读操作不需要加锁。
  • 只读副本: 每次修改时会创建一个新的数组副本，读操作非常快，但写操作代价较高。
  • 有序: 按照元素的添加顺序进行存储。
  • 性能: 读操作的性能非常高，写操作的性能相对较低，适合读多写少的场景。

• 适用场景: 适用于多线程环境，特别是读操作远多于写操作的场景。

Set<String> cowSet = new CopyOnWriteArraySet<>();

总结

• HashSet: 高效的无序集合，适合不需要顺序的场景。
• LinkedHashSet: 保持插入顺序的集合，适合需要顺序和快速查找的场景。
• TreeSet: 自动排序的集合，适合需要排序操作的场景。
• EnumSet: 高效的枚举类型集合，适合处理枚举集合的场景。
• CopyOnWriteArraySet: 线程安全的有序集合，适合多线程读多写少的场景。

每种Set实现类都有其独特的特性，选择合适的实现类可以提高代码的效率和可读性。