源码解析java集合框架，TreeMap源码

一、TreeMap剖析

TreeMap是Map接口下一个实现类，基于键值对来存储每个数据，TreeMap是一个有序集合，顺序是key值的插入顺序，每个元素对象必须实现比较器，底层数据结构是一颗红黑树，之前在介绍HashMap时也有提到过红黑树，HashMap底层是数组链表红黑树，而TreeMap只包含红黑树一种数据结构类型。红黑树插入、检索、移除元素操作时间复杂度都是O(logn)，性能较高。

红黑树，TreeMap数据结构

 

TreeMap树中每个节点都是一个Entry对象，Entry是TreeMap类中的内部类，Entry包含的属性有键值K key，值V value，左子树Entry left，右子树Entry right，父节点Entry parent，颜色属性boolean color。

TreeMap节点Entry

 

 

二、源码解读

2.1 构造方法

public TreeMap() {
        comparator = null;
    }

public TreeMap(Comparator comparator) {
        this.comparator = comparator;
    }

TreeMap构造方法只是对比较器comparator赋值，没有其他新建操作。

 

2.2 TreeMap添加元素，put(k,v)方法

public V put(K key, V value) {
        Entry t = root; //根节点
        if (t == null) {  //如果根节点为空，则把当前数据放在根节点
            compare(key, key); // type (and possibly null) check

            root = new Entry<>(key, value, null); //新建Entry赋值给根root
            size = 1;
            modCount++;
            return null;
        }
        int cmp;
        Entry parent;
        // split comparator and comparable paths
        Comparator cpr = comparator; //外部比较器
        //如果存在外部比较器，就使用外部比较器比较key大小
        //确定存放位置在左子树、右子树还是覆盖根节点的值
        if (cpr != null) { 
            do { //迭代整个树
                parent = t;
                cmp = cpr.compare(key, t.key);
                if (cmp < 0) //key小，放于左子树
                    t = t.left;
                else if (cmp > 0) //key大，放于右子树
                    t = t.right;
                else    //与根节点key值相等，则覆盖根节点value值
                    return t.setValue(value);
            } while (t != null);
        }
        else { 
            if (key == null)
                throw new NullPointerException();
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparable k = (Comparable) key;
            do {    //迭代整个树
                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);
        }

        //比较完，找到要插入位置的parent
        Entry e = new Entry<>(key, value, parent);
        if (cmp < 0) //放在parent的左子树
            parent.left = e;
        else    //放在parent的右子树
            parent.right = e;

        //修复，红黑树的左旋、右旋，保证树的平衡
        fixAfterInsertion(e);
        size++;
        modCount++;
        return null;
    }

TreeMap添加元素就是不断的比较key大小的过程，最终找到key相等或者相对应存放位置，红黑树添加元素后会有个自平衡的操作，利用左旋右旋来保持树的平衡。

 

2.3 TreeMap获取元素，get(k)方法

public V get(Object key) {
        Entry p = getEntry(key);
        return (p==null ? null : p.value);
    }

final Entry getEntry(Object key) {
      
        if (comparator != null)
            return getEntryUsingComparator(key);
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        @SuppressWarnings("unchecked")
            Comparable k = (Comparable) key;
        Entry p = root;
        while (p != null) {  //p为当前搜索的根节点，动态赋值
            int cmp = k.compareTo(p.key); 
            //传入key与当前根节点key对比，相等则当前根节点就为查询的数据
            //传入key小，则进入根的左子树，继续迭代
            //传入key大，则进入根的右子树，继续迭代
            if (cmp < 0)
                p = p.left;
            else if (cmp > 0)
                p = p.right;
            else
                return p;
        }
        return null; //迭代完，没有找到，返回空
    }

get(k)方法传入查询key参数，查找算法中使用key值与树中每个节点key对比，根据大小选择根节点、左子树、右子树。

 

2.4 TreeMap移除元素，remove(k)方法

public V remove(Object key) {
        Entry p = getEntry(key); //根据key查找到节点
        if (p == null)
            return null;

        V oldValue = p.value;
        deleteEntry(p);    //从树中删除节点，树自平衡
        return oldValue;
    }

 

TreeMap底层就是一颗红黑树，每个节点都是key-value键值对，检索、添加元素效率较高，且元素有保持有序，与HashMap相比，TreeMap性能稍微低一点，但HashMap元素无序。一般在需要排序的map中使用TreeMap。