Java集合操作：如何正确计算两个集合的差集

在 Java 中，计算两个集合的差集是一个常见的操作。然而，在实际开发中，我们常常需要的不仅是简单的差集，还可能是两个集合的对称差。对称差指的是集合 A 中独有的元素和集合 B 中独有的元素的组合。本文将介绍几种实现对称差的方式，并提供代码示例。

什么是对称差？

给定两个集合：

集合1: {1, 2, 3, 4}
集合2: {2, 3, 4}

两者的对称差是：{1}。

实现方法

方法 1：使用 `removeAll` 两次实现对称差

removeAll 是 Java 集合的基础方法，用于移除一个集合中与另一个集合相同的元素。通过两次 removeAll，分别计算集合 1 和集合 2 的差集，再将结果合并。

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;public class SymmetricDifferenceExample {public static void main(String[] args) {Set<Integer> set1 = new HashSet<>();set1.add(1);set1.add(2);set1.add(3);set1.add(4);Set<Integer> set2 = new HashSet<>();set2.add(2);set2.add(3);set2.add(4);// 计算对称差Set<Integer> difference = new HashSet<>(set1);difference.removeAll(set2); // set1 中独有的元素Set<Integer> temp = new HashSet<>(set2);temp.removeAll(set1); // set2 中独有的元素difference.addAll(temp); // 合并结果System.out.println("对称差: " + difference); // 输出: 对称差: [1]}
}

方法 2：使用 Java 8 的流式操作

流式操作（Stream）提供了更优雅的方式来处理集合操作。通过 filter 筛选条件，可以高效实现对称差。

import java.util.Arrays;
import java.util.List;
import java.util.Set;
import java.util.stream.Collectors;
import java.util.stream.Stream;public class SymmetricDifferenceExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);List<Integer> list2 = Arrays.asList(2, 3, 4);// 使用流计算对称差Set<Integer> difference = Stream.concat(list1.stream().filter(item -> !list2.contains(item)),list2.stream().filter(item -> !list1.contains(item))).collect(Collectors.toSet());System.out.println("对称差: " + difference); // 输出: 对称差: [1]}
}

方法 3：使用 Guava 的 `Sets.symmetricDifference`

如果项目中已引入 Google Guava 库，可以直接调用 Sets.symmetricDifference 方法，它是专门为计算对称差设计的。

Maven 依赖：

<dependency><groupId>com.google.guava</groupId><artifactId>guava</artifactId><version>32.0.1-jre</version>
</dependency>

代码示例：

import com.google.common.collect.Sets;
import java.util.Set;
import java.util.HashSet;public class SymmetricDifferenceExample {public static void main(String[] args) {Set<Integer> set1 = new HashSet<>();set1.add(1);set1.add(2);set1.add(3);set1.add(4);Set<Integer> set2 = new HashSet<>();set2.add(2);set2.add(3);set2.add(4);// 使用 Guava 计算对称差Set<Integer> difference = Sets.symmetricDifference(set1, set2);System.out.println("对称差: " + difference); // 输出: 对称差: [1]}
}

方法 4：手动遍历实现对称差

如果不使用高级库或 Java 8 特性，可以通过手动遍历集合来实现对称差。这种方法在某些场景下更容易理解和调试。

import java.util.ArrayList;
import java.util.HashSet;
import java.util.List;
import java.util.Set;public class SymmetricDifferenceExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> list1 = new ArrayList<>();list1.add(1);list1.add(2);list1.add(3);list1.add(4);List<Integer> list2 = new ArrayList<>();list2.add(2);list2.add(3);list2.add(4);// 存储结果Set<Integer> difference = new HashSet<>();// 遍历 list1，添加独有元素for (Integer item : list1) {if (!list2.contains(item)) {difference.add(item);}}// 遍历 list2，添加独有元素for (Integer item : list2) {if (!list1.contains(item)) {difference.add(item);}}System.out.println("对称差: " + difference); // 输出: 对称差: [1]}
}

方法 5：使用 Apache Commons Collections 的 `CollectionUtils.disjunction`

Apache Commons Collections 提供了 CollectionUtils.disjunction 方法，可以直接计算两个集合的对称差。

Maven 依赖：

<dependency><groupId>org.apache.commons</groupId><artifactId>commons-collections4</artifactId><version>4.4</version>
</dependency>

代码示例：

import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;public class SymmetricDifferenceExample {public static void main(String[] args) {List<Integer> list1 = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);List<Integer> list2 = Arrays.asList(2, 3, 4);// 使用 CollectionUtils 计算对称差List<Integer> difference = (List<Integer>) CollectionUtils.disjunction(list1, list2);System.out.println("对称差: " + difference); // 输出: 对称差: [1]}
}

性能分析与总结

方法	优点	缺点
`removeAll` 两次	简单直观，易于理解	操作两个集合需要额外空间
Java 8 Stream	灵活，代码优雅，适合复杂需求	需要 Java 8 支持
Guava `Sets.symmetricDifference`	代码简洁，性能高	需要引入 Guava 库
手动遍历	控制力强，适合无第三方库的项目	代码繁琐，不适合大数据集
Apache `CollectionUtils`	直接调用现成方法	需要引入 Commons 库