1. 概述
Set 是 Java 中常用的集合类型之一。今天我们来探讨如何计算两个 Set 之间的差集。
2. 问题解析
在深入实现前，先明确问题场景。通过一个例子快速理解需求：
假设有两个 Set 对象：
set1: {"Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++"}
set2: {"Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#"}
"计算两个 Set 的差集"通常有两种变体：
- 非对称差集：找出 set1 中存在但 set2 中不存在的元素，预期结果为
{"Python", "C++"} - 对称差集：找出两个集合中互不相同的元素，预期结果为
{"Python", "C++", "Ruby", "C#"}
本文将分别解决这两种场景。先从非对称差集开始，再探讨对称差集的实现方案。
3. 非对称差集
3.1 使用标准 removeAll 方法
Set 类提供了 removeAll 方法（继承自 Collection 接口）。该方法接受一个 Collection 参数，从当前 Set 中移除所有包含在参数集合中的元素。因此调用 set1.removeAll(set2) 后，set1 中剩余元素即为差集。
通过单元测试演示：
Set<String> set1 = Stream.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++").collect(Collectors.toSet());
Set<String> set2 = Stream.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#").collect(Collectors.toSet());
Set<String> expectedOnlyInSet1 = Set.of("Python", "C++");
set1.removeAll(set2);
assertThat(set1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
此方法简单直接，但有个明显缺点：会修改原始 set1。因此：
- 若后续仍需原始 set1，需提前备份
- 若 set1 是不可变集合，必须先创建可变副本
3.2 使用 Stream.filter 方法
Java 8 引入的 Stream API 可通过 filter 方法过滤元素。此方案不修改原始集合，特别适合不可变 Set：
Set<String> immutableSet1 = Set.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Python", "C++");
Set<String> immutableSet2 = Set.of("Kotlin", "Java", "Rust", "Ruby", "C#");
Set<String> expectedOnlyInSet1 = Set.of("Python", "C++");
Set<String> actualOnlyInSet1 = immutableSet1.stream()
.filter(e -> !immutableSet2.contains(e))
.collect(Collectors.toSet());
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
核心逻辑在 filter(e -> !immutableSet2.contains(e))，仅保留 set1 中存在而 set2 中不存在的元素。测试通过且原始集合未被修改。
3.3 使用 Guava 库
Guava 是流行的 Java 工具库，提供了便捷的集合操作方法。首先添加 Maven 依赖：
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>32.1.3-jre</version>
</dependency>
使用 Sets.difference 方法获取差集：
Set<String> actualOnlyInSet1 = Sets.difference(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
需注意：该方法返回的是不可变 Set 视图，意味着：
- 返回结果不可修改
- 若原始集合是可变的，其变更会反映到结果视图中
3.4 使用 Apache Commons 库
Apache Commons Collections4 提供了丰富的集合工具方法。添加 Maven 依赖：
<dependency>
<groupId>org.apache.commons</groupId>
<artifactId>commons-collections4</artifactId>
<version>4.4</version>
</dependency>
使用 CollectionUtils.removeAll 方法：
Set<String> actualOnlyInSet1 = new HashSet<>(
CollectionUtils.removeAll(immutableSet1, immutableSet2)
);
assertThat(actualOnlyInSet1).isEqualTo(expectedOnlyInSet1);
关键区别：此方法返回 Collection 类型而非 Set。若需要 Set 类型，需手动转换（如示例中包装为 HashSet）。
4. 对称差集
现在探讨另一种场景：计算两个集合的对称差集。预期结果：
Set<String> expectedDiff = Set.of("Python", "C++", "Ruby", "C#");
4.1 使用 HashMap 方案
核心思路：创建 Map<T, Integer> 统计元素出现次数
- 遍历两个集合，将元素作为 key 存入 map
- 若 key 已存在（即两集合共有元素），将其值设为特殊标记（如 Integer.MAX_VALUE）
- 否则存入新条目（key, 1）
- 最后提取值为 1 的 key 即为对称差集
实现代码：
public static <T> Set<T> findSymmetricDiff(Set<T> set1, Set<T> set2) {
Map<T, Integer> map = new HashMap<>();
set1.forEach(e -> putKey(map, e));
set2.forEach(e -> putKey(map, e));
return map.entrySet().stream()
.filter(e -> e.getValue() == 1)
.map(Map.Entry::getKey)
.collect(Collectors.toSet());
}
private static <T> void putKey(Map<T, Integer> map, T key) {
if (map.containsKey(key)) {
map.replace(key, Integer.MAX_VALUE);
} else {
map.put(key, 1);
}
}
测试验证：
Set<String> actualDiff = SetDiff.findSymmetricDiff(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualDiff).isEqualTo(expectedDiff);
4.2 使用 Apache Commons 库
Apache Commons 提供了更直接的解决方案：
Set<String> actualDiff = SetUtils.disjunction(immutableSet1, immutableSet2);
assertThat(actualDiff).isEqualTo(expectedDiff);
优势：直接返回 Set 类型，无需手动转换。相比 CollectionUtils.removeAll 更符合场景需求。
5. 总结
本文通过示例演示了计算 Set 差集的多种方案，涵盖两种核心场景：
- 非对称差集：使用
removeAll（需注意修改原集合）、Stream.filter、Guava 的Sets.difference或 Apache Commons 的CollectionUtils.removeAll - 对称差集：通过 HashMap 自定义实现或直接使用 Apache Commons 的
SetUtils.disjunction
实际开发中，根据需求选择合适方案：
- 需要高性能且不依赖第三方库时，优先使用 Stream API
- 追求代码简洁性时，Guava/Apache Commons 是更优选择
- 处理不可变集合时，避免使用会修改原集合的方法
本文所有示例代码可在 GitHub 获取。