TreeMap就这么简单【源码剖析】

前言

声明，本文用得是jdk1.8

前面章节回顾：

• Collection总览
• List集合就这么简单【源码剖析】
• Map集合、散列表、红黑树介绍
• HashMap就是这么简单【源码剖析】
• LinkedHashMap就这么简单【源码剖析】

本篇主要讲解TreeMap~

看这篇文章之前最好是有点数据结构的基础：

• Java实现单向链表
• 栈和队列就是这么简单
• 二叉树就这么简单

当然了，如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正～

一、TreeMap剖析

按照惯例，我简单翻译了一下顶部的注释(我英文水平渣，如果有错的地方请多多包涵~欢迎在评论区下指正)

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接着我们来看看类继承图：

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在注释中提到的要点，我来总结一下：

• TreeMap实现了NavigableMap接口，而NavigableMap接口继承着SortedMap接口，致使我们的TreeMap是有序的！
• TreeMap底层是红黑树，它方法的时间复杂度都不会太高:log(n)~
• 非同步
• 使用Comparator或者Comparable来比较key是否相等与排序的问题~

对我而言，Comparator和Comparable我都忘得差不多了~~~下面就开始看TreeMap的源码来看看它是怎么实现的，并且回顾一下Comparator和Comparable的用法吧！

1.1TreeMap的域

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1.2TreeMap构造方法

TreeMap的构造方法有4个：

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可以发现，TreeMap的构造方法大多数与comparator有关：

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也就是顶部注释说的：TreeMap有序是通过Comparator来进行比较的，如果comparator为null，那么就使用自然顺序~

打个比方：

• 如果value是整数，自然顺序指的就是我们平常排序的顺序(1,2,3,4,5..)~

    TreeMap treeMap = new TreeMap<>();

    treeMap.put(1, 5);
    treeMap.put(2, 4);
    treeMap.put(3, 3);
    treeMap.put(4, 2);
    treeMap.put(5, 1);

    for (Entry entry : treeMap.entrySet()) {

        String s = entry.getKey() +"关注公众号：Java3y---->" + entry.getValue();

        System.out.println(s);
    }

kwrOnru.png

1.3put方法

我们来看看TreeMap的核心put方法，阅读它就可以获取不少关于TreeMap特性的东西了~

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下面是compare(Object k1, Object k2)方法

    /**
     * Compares two keys using the correct comparison method for this TreeMap.
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    final int compare(Object k1, Object k2) {
        return comparator==null ? ((Comparable)k1).compareTo((K)k2)
            : comparator.compare((K)k1, (K)k2);
    }

如果我们设置key为null，会抛出异常的，就不执行下面的代码了。

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1.4get方法

接下来我们来看看get方法的实现：

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点进去getEntry()看看实现：

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如果Comparator不为null，接下来我们进去看看getEntryUsingComparator(Object key)，是怎么实现的

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1.5remove方法

Syzy7Ne.png

删除节点的时候调用的是deleteEntry(Entry p)方法，这个方法主要是删除节点并且平衡红黑树

平衡红黑树的代码是比较复杂的，我就不说了，你们去看吧(反正我看不懂)....

1.6遍历方法

在看源码的时候可能不知道哪个是核心的遍历方法，因为Iterator有非常非常多~

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此时，我们只需要debug一下看看，跟下去就好！

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xJmK5s4.png

于是乎，我们可以找到：TreeMap遍历是使用EntryIterator这个内部类的

首先来看看EntryIterator的类结构图吧：

xEScfRR.png

可以发现，EntryIterator大多的实现都是在父类中：

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那接下来我们去看看PrivateEntryIterator比较重要的方法：

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我们进去successor(e)方法看看实现：

successor 其实就是一个结点的 下一个结点，所谓 下一个，是按次序排序后的下一个结点。从代码中可以看出，如果右子树不为空，就返回右子树中最小结点。如果右子树为空，就要向上回溯了。在这种情况下，t 是以其为根的树的最后一个结点。如果它是其父结点的左孩子，那么父结点就是它的下一个结点，否则，t 就是以其父结点为根的树的最后一个结点，需要再次向上回溯。一直到 ch 是 p 的左孩子为止。

来源：https://blog.csdn.net/on_1y/article/details/27231855

5NK3AWx.png

二、总结

TreeMap底层是红黑树，能够实现该Map集合有序~

如果在构造方法中传递了Comparator对象，那么就会以Comparator对象的方法进行比较。否则，则使用Comparable的compareTo(T o)方法来比较。

• 值得说明的是：如果使用的是compareTo(T o)方法来比较，key一定是不能为null，并且得实现了Comparable接口的。
• 即使是传入了Comparator对象，不用compareTo(T o)方法来比较，key也是不能为null的

    public static void main(String[] args) {
        TreeMap map = new TreeMap((o1, o2) -> {
            //主要条件
            int num = o1.getAge() - o2.getAge();

            //次要条件
            int num2 = num == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : num;

            return num2;
        });

        //创建学生对象
        Student s1 = new Student("潘安", 30);
        Student s2 = new Student("柳下惠", 35);

        //添加元素进集合
        map.put(s1, "宋朝");
        map.put(s2, "元朝");
        map.put(null, "汉朝");

        //获取key集合
        Set set = map.keySet();

        //遍历key集合
        for (Student student : set) {
            String value = map.get(student);
            System.out.println(student + "---------" + value);
        }
    }

hrWbD06.png

我们从源码中的很多地方中发现：Comparator和Comparable出现的频率是很高的，因为TreeMap实现有序要么就是外界传递进来Comparator对象，要么就使用默认key的Comparable接口(实现自然排序)

最后我就来总结一下TreeMap要点吧：

1. 由于底层是红黑树，那么时间复杂度可以保证为log(n)
2. key不能为null，为null为抛出NullPointException的
3. 想要自定义比较，在构造方法中传入Comparator对象，否则使用key的自然排序来进行比较
4. TreeMap非同步的，想要同步可以使用Collections来进行封装

参考资料：

• 《Core Java》
• https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359
• https://www.cnblogs.com/chinajava/p/5808416.html

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明天要是无意外的话，可能会写ConcurrentHashMap集合，敬请期待哦~~~~

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