HashSet，TreeSet和LinkedHashSet的区别

1. Set接口

• Set不允许包含相同的元素，如果试图把两个相同元素加入同一个集合中，add方法返回false。
• Set判断两个对象相同不是使用==运算符，而是根据equals方法。也就是说，只要两个对象用equals方法比较返回true，Set就不会接受这两个对象。

2. HashSet

HashSet有以下特点：

• 不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化
• 不是同步的，集合元素可以是null

当向HashSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据hashCode值来决定该对象在HashSet中存储位置。简单的说，HashSet集合判断两个元素相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，并且两个对象的hashCode()方法返回值相等。

注意，如果要把一个对象放入HashSet中，重写该对象对应类的equals方法，也应该重写其hashCode()方法。其规则是如果两个对象通过equals方法比较返回true时，其hashCode也应该相同。

3. LinkedHashSet

• LinkedHashSet与HashSet的不同之处在于，LinkedHashSet维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可为插入顺序或是访问顺序。
• LinkedHashSet集合同样是根据元素的hashCode值来决定元素的存储位置。

4. TreeSet

• TreeSet是SortedSet接口的唯一实现类，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。
• TreeSet支持两种排序方式，自然排序和定制排序，其中自然排序为默认的排序方式。向TreeSet中加入的应该是同一个类的对象。
• TreeSet判断两个对象不相等的方式是两个对象通过equals方法返回false，或者通过CompareTo方法比较没有返回0

自然排序根据排序元素的CompareTo（Object obj）方法来比较元素之间大小关系，然后将元素按照升序排列。
Java提供了一个Comparable接口，该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法，该方法返回一个整数值，实现了该接口的对象就可以比较大小。
obj1.compareTo(obj2)方法如果返回0，则说明被比较的两个对象相等，如果返回一个正数，则表明obj1大于obj2，如果是负数，则表明obj1小于obj2。
如果我们将两个对象的equals方法总是返回true，则这两个对象的compareTo方法返回应该返回0。如果要定制排序，应该使用Comparator接口，实现int compare(To1,To2)方法

5. 性能分析

• HashSet用的哈希表，开一个大数组，用哈希值映射到下标上，会有冲突，只有装填因子小的时候性能才好；

• HashSet要留额外空间，占内存大，数据频繁插入的时候可能会不断触发Array Copy，但是读写性能一般很快；

• TreeSet底层用红黑树实现，读写性能差一些，但不存在Array Copy问题，并且不占用额外的不存储数据的空间；

• 一般来说空间换时间或者时间换空间。HashSet的查找代价为O(1)，TreeSet为O(logn)；

• TreeSet的设计本身不是为了空间时间的问题，而是为了有序。因此它的插入及查找操作的代价都大于HashSet；

• HashSet性能要好于TreeSet(特别是最常用的添加、查询元素等操作)，因为TreeSet需要额外的红黑树算法维护集合元素的次序。

• LinkedHashSet对于普通的插入，删除操作比HashSet要略微慢一点，这是由维护链表所带来的额外开销造成的，但由于有了链表，遍历LinkedHashSet会更快；

• EnumSet是所有Set实现类中性能最好的，但它只能保存同一个枚举类的枚举值作为集合元素；

6. 线程安全

注意：Set的三个实现类HashSet、TreeSet和EnumSet都是线程不安全的。
如果有多个线程同事访问一个Set集合，并且有超过一个线程修改了该Set集合，则必须手动保证该Set集合的同步。

• 解决：通常通过Collections工具类的synchronizedSortedSet方法来“包装”该Set集合。
• 注意：此操作最好在创建时进行，以防止对Set集合的意外非同步访问。
• 示例：SortedSet set = Collections.synchronizedSortedSet(new TreeSet());

Collections 工具类其他同步方法：

• synchronizedCollection(Collection<T> c)
  这个方法返回一个同步的（线程安全的）集合的指定集合的支持。
• synchronizedList(List<T>list)
  这个方法返回由指定列表支持的同步（线程安全的）列表。
• synchronizedMap（Map<K,V> m）
  这个方法返回一个同步的（线程安全）由指定映射支持。
• synchronizedSet（Set<T> s）
  这个方法返回一个同步的（线程安全的）集由指定set支持。
• synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)
  这个方法返回一个同步的（线程安全的）有序映射所指定的有序映射支持
• synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)
  这个方法返回一个同步的（线程安全的）有序set由指定的有序set支持。
• synchronizedNavigableMap(NavigableMap<K,V> m)（JDK1.8）
• synchronizedNavigableSet(NavigableSet<T> s)（JDK1.8）

7. 快速失败

什么是集合迭代器快速失败行为？以ArrayList为例，在多线程并发情况下，如果有一个线程在修改ArrayList集合的结构（插入、移除...），而另一个线程正在用迭代器遍历读取集合中的元素，此时将抛出ConcurrentModificationException异常立即停止迭代遍历操作，而不需要等到遍历结束后再检查有没有出现问题；

• Collection类返回一个Iterator之后，其实会创建一个指向原来对象的单链索引表，当原来的对象数量发生变化的时候，这个单链索引表的内容不会同步改变，所以当索引指针往后移动的时候，找不到要找的对象，就会按照fail-fast原则（快速失败原则），Iterator马上跑出java.util.ConcurrentModificationException异常。换一个说法，也就是，在Iterator工作的时候，是不允许被迭代的对象改变的。
• 避免抛出这个异常的方法是：不使用Collection自身的remove()方法，而使用Iterator本身的方法remove()来删除对象，因为这样子可以删掉原对象，同时当前迭代对象的索引也得到同步。