Set接口
TreeSet、HashSet、LinkedHashSet都实现了Set接口。Set接口和List接口一样继承自Collection接口。
List和Set的区别
关于list，jdk中的描述是这样的: An ordered collection (also known as a <i>sequence</i>).Unlike sets, lists typically allow duplicate elements。即list是有序的集合,和set不同的是list是允许重复的元素(因为list以index获取元素)。
关于set，jdk中的描述是这样的:A collection that contains no duplicate elements. More formally, sets
contain no pair of elements <code>e1</code> and <code>e2</code> such that
<code>e1.equals(e2)</code>, and at most one null element.，set不允许包含重复的元素，确切地说，set集合不允许存在两个元素e1,e2，e1.equals(e2)；至多允许一个null值。
public interface Set<E> extends Collection<E>
HashSet
HashSet是依靠hash table实现的(内部实现实际上是一个HashMap)。
不保证顺序(hash无法保证顺序)。
允许null值。
因为其实现借助于hash表，所以两个元素,e1.equals(e2),必须也要保证 e1.hashCode() == e2.hashCode()
LinkedHashSet
LinkedHashSet继承自HashSet，不过和HashSet不同的是，它是借助于LinkedHashMap实现的(LinkedHashMap其实也继承自HashMap,但是它依靠双向链表，实现了插入顺序有序)。所以它的特性和HashSet类似，但是LinkedHashSet是有序的，因为有了链表，所以在遍历元素的时候LinkedHashSet要优于HashSet，但是在插入时，增加了维护链表的开销，所以插入性能略差于HashSet。
/**
* 依靠Hash table和linked list实现的set集合，支持顺序。
* 和HashSet的区别是内部维护了一个双向链表，链表的顺序就是插入的顺序。
* 当一个元素重新插入set时，其内部顺序不受影响
*/
public class LinkedHashSet<E>
extends HashSet<E>
implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
TreeSet
不同与HashSet的无序，LinkedHashSet的插入有序，TreeSet是有序的集合，其实现了SortedSet接口。TreeSet借助于TreeMap实现。Set内的元素按照 Comparable 或者 传入构造器的Comparator的顺序排序。TreeSet不支持null元素(因为要排序嘛)。
HashMap、LinkedHashMap、TreeMap的数据结构
HashMap
HashMap是基于hash table实现的map，允许空值空键。HashMap除了允许为空以及非同步，其他和HashTable完全一致。HashMap是不保证顺序不变的。 在jdk1.8中，HashMap的数据结构是数组(hash划分)+链表+二叉树。当链表的长度大于等于8时，链表转换成红黑树。
LinkedHashMap
LinkedHashMap继承自HashMap，在HashMap的基础上维护了一条双向链表，解决了HashMap不能保持插入顺序的问题。
TreeMap
TreeMap基于红黑树的数据结构实现。红黑树是一颗二叉树，同时红黑树更是一颗自平衡的排序二叉树。
- 1.每个节点都只能是红色或者黑色
- 2.根节点是黑色
- 3.每个叶节点（NIL节点，空节点）是黑色的。
- 4.如果一个结点是红的，则它两个子节点都是黑的。也就是说在一条路径上不能出现相邻的两个红色结点。
- 5.从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。
public V put(K key, V value) { Entry<K,V> t = root; if (t == null) { compare(key, key); // type (and possibly null) check root = new Entry<>(key, value, null); size = 1; modCount++; return null; } int cmp; Entry<K,V> parent; //已经存在的节点，替换旧值 // split comparator and comparable paths Comparator<? super K> cpr = comparator; if (cpr != null) { do { parent = t; cmp = cpr.compare(key, t.key); if (cmp < 0) t = t.left; else if (cmp > 0) t = t.right; else return t.setValue(value); } while (t != null); } else { if (key == null) throw new NullPointerException(); @SuppressWarnings("unchecked") Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key; do { parent = t; cmp = k.compareTo(t.key); if (cmp < 0) t = t.left; else if (cmp > 0) t = t.right; else return t.setValue(value); } while (t != null); } //新增节点 Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent); if (cmp < 0) parent.left = e; else parent.right = e; fixAfterInsertion(e); //红黑树平衡调整 size++; modCount++; return null; }
关于hash函数
HashMap的散列是依靠hash实现的，下面是HashMap对key进行hash的代码。 做一次16位右位移异或混合。(扰动函数)
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
key.hashCode()是key键自带的hash函数，返回一个int型的散列值。int类型的取值范围有2^32个，大概有40亿的映射空间。但是一个大约40亿的数组内存是不适合存放的。HashMap是对数组的长度做取模运算，得到的余数用来访问数组下标。
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; //n就是数组的长度
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) //i = (n - 1) & hash,用散列值和数组长度做一个"与"操作
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
因为HashMap的数组长度是2的n次幂(2,4,8,16),所以”与”操作，散列值的高位全部归零，只保留低位用作数组的下标访问。这个是长度为16时，ll
10100101 11000100 00100101
& 00000000 00000000 00001111
----------------------------------
00000000 00000000 00000101 //高位全部归零，只保留末四位