Что такое Set, его особенности, зачем нужен и какие есть реализации

Что проверяют

Понимаете ли вы, как Set определяет уникальность и чем реально различаются реализации, а не только «в сете нет дублей». Следом обычно спрашивают, что будет с объектом без hashCode() в HashSet или как HashSet устроен внутри.

Как отвечать

Set это коллекция без повторов. Он нужен, когда важен сам факт наличия: видели ли уже этот id, убрать дубли, найти пересечение выборок через retainAll(). contains() у хэшевой реализации в среднем O(1) против O(n) у ArrayList.

• HashSet: внутри обычный HashMap, элемент кладётся ключом, значение общая заглушка. Порядок не гарантирован, допускается один null;
• LinkedHashSet: наследник HashSet со связным списком поверх, хранит порядок вставки;
• TreeSet: красно-чёрное дерево на TreeMap, элементы отсортированы, операции O(log n), методы NavigableSet: floor(), ceiling(), subSet();
• EnumSet: битовая маска, самый быстрый и компактный вариант для перечислений;
• потокобезопасные: ConcurrentHashMap.newKeySet(), ConcurrentSkipListSet для сортированного, CopyOnWriteArraySet для маленьких редко меняющихся наборов;
• неизменяемые: Set.of() с Java 9 и Set.copyOf() с Java 10. null не принимают, а Set.of() бросает исключение на дубликат в аргументах.

С Java 21 LinkedHashSet и SortedSet реализуют SequencedCollection: появились getFirst(), getLast(), reversed().

Уникальность проверяется по-разному: HashSet смотрит hashCode(), затем equals(), а TreeSet только compareTo() или переданный Comparator.

Где спотыкаются

Переопределяют equals() без hashCode(). Равные объекты попадают в разные корзины, и в HashSet появляются «дубликаты».

Меняют поле, от которого зависит hashCode(), уже после добавления. Элемент остаётся в старой корзине, contains() возвращает false, а remove() его не находит.

Передают в TreeSet компаратор, несогласованный с equals(), например сравнение людей по возрасту. Ровесники считаются одним элементом и молча теряются. Рядом ошибка с Set.of(): порядок обхода у него не гарантирован и может меняться от запуска к запуску.