TreeSet的基本用法&实现原理

TreeSet的基本用法

TreeSet有两个基本的构造方法：

    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

第一个是默认的构造方法，假定元素实现了Comparable接口；第二个使用传入的比较器，不要求元素实现Comparable接口。
TreeSet经常也只是当做Set使用，只是希望迭代输出有序：

        Set<String> treeSet = new TreeSet<>();
        treeSet.addAll(Arrays.asList("tree", "map", "hash", "map"));
        for (String s : treeSet) {
            System.out.println(s);
        }

输出为：

hash  
map  
tree  

TreeSet实现了两点：排重和有序。如果希望不同的排序，可以传入一个Comparator：

        Set<String> treeSet = new TreeSet<>(String::compareToIgnoreCase);
        treeSet.addAll(Arrays.asList("tree", "map", "hash", "Map"));
        for (String s : treeSet) {
            System.out.println(s);
        }

输出为：

hash
map
tree

Set是排重的，排重是基于比较结果的，结果为0则视为相同，“map”和“Map”虽然不同，但是因为忽略大小写进行比较，所以结果为0，所以只保留第一个元素。
因为有序，TreeSet还实现了NavigableSet接口，NavigableSet接口扩展了SortedSet接口，可以方便的根据顺序进行查找和操作，如第一个、最后一个、某一取值范围、某一值的邻近元素等。

实现原理

HashSet是基于HashMap实现的，元素就是HashMap的键，值是一个固定的值；
TreeSet是类似的，他是基于TreeMap实现的。
内部成员：

    private transient NavigableMap<E,Object> m;
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
    private static final Object PRESENT = new Object();

m就是背后的那个TreeMap，这里用的更为通用的接口类型NavigableMap（TreeMap实现了该接口），PRESENT就是那个固定的共享值。
TreeSet的方法实现主要就是调用m的方法：
默认构造方法：

    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<E,Object>());
    }
    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }

add方法：

    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }

ps:put返回null表示没有对应的键，添加成功。

检查是否包含元素，代码：

    public boolean contains(Object o) {
        return m.containsKey(o);
    }

删除元素：

    public boolean remove(Object o) {
        return m.remove(o)==PRESENT;
    }

ps：m.remove返回值为PRESENT表示原来有对应的键且删除成功了。

小结

TreeSet基于TreeMap实现，而TreeMap基于大致平衡的排序二叉树：红黑树，这决定了它有如下特点：

1. 没有重复元素
2. 添加、删除元素、判断元素是否存在，效率比较高，为O(log(N)),N为元素的个数
3. 有序，TreeSet同样实现了SortedSet和NavigatableSet接口，可以方便地根据顺序进行查找和操作，如第一个、最后一个、某一取值范围、某一值的邻近元素等
4. 为了有序，TreeSet要求元素实现Comparable接口或通过构造方法提供一个Comparator对象。