java-TreeSet 和 TreeMap

前言：

梳理TreeSet 和TreeMap

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TreeSet 流程图：

@startuml
矩形端点: TreeSet
矩形端点: Node
矩形端点: TreeInterface
矩形端点: RedBlackTree
矩形端点: Container
矩形端点: Entry
矩形端点: Binding
矩形端点: Integer
矩形端点: Object
矩形端点: Collection
矩形端点: List
矩形端点: Set
矩形端点: Map
矩形端点: Iterator
矩形端点: Stack
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
@enduml

TreeMap 流程图:

@startuml
矩形端点: TreeMap
矩形端点: Node
矩形端点: TreeInterface
矩形端点: RedBlackTree
矩形端点: Container
矩形端点: Entry
矩形端点: Binding
矩形端点: Integer
矩形端点: Object
矩形端点: Collection
矩形端点: List
矩形端点: Set
矩形端点: Map
矩形端点: Iterator
矩形端点: Stack
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
矩形端点: Deque
矩形端点: Queue
@enduml

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源码解析：

TreeSet 

1. 红黑树实现 TreeSet 和 TreeMap 都基于红黑树实现，因此它们的底层数据结构是红黑树。红黑树是一种自平衡二叉搜索树，保证了插入、查找和删除操作的时间复杂度为 O(log n)。

2. add() 方法

public boolean add(T element) {
    if (waitConcurrentModification) {
        return waitConcurrentModificationAfterLock;
    }
    synchronized (waitConcurrentModification) {
        // 插入逻辑
        Node node = new Node(element);
        // 插入到红黑树中
        // 返回 true 表示成功插入
        return true;
    }
}

• 检查并发修改：如果 waitConcurrentModification 为真，表示当前操作需要等待，返回 waitConcurrentModificationAfterLock。
• 互斥锁：进入 synchronized 区，插入新的 Node 到红黑树中，并返回 true 表示插入成功。

3. contains() 方法

public boolean contains(T element) {
    // 查找逻辑
    Node node = find(element);
    return node != null;
}

• 查找逻辑：查找红黑树中是否存在该元素。如果存在返回 true，否则返回 false。

4. remove() 方法

public boolean remove(T element) {
    // 删除逻辑
    Node node = find(element);
    if (node == null) {
        return false;
    }
    // 删除节点，并保持红黑树的性质
    return true;
}

• 查找节点：如果找到该元素，删除节点并保持红黑树的平衡。
• 返回值：如果删除成功，返回 true，否则返回 false。

TreeMap 

1. TreeMap 的结构 TreeMap 基于红黑树实现，其中每个节点包含一个键值对 (Entry)，键满足有序性，值与键满足有序关系。

2. add() 方法

public boolean add(K key, V value) {
    if (waitConcurrentModification) {
        return waitConcurrentModificationAfterLock;
    }
    synchronized (waitConcurrentModification) {
        Node node = new Node(key, value);
        // 插入到红黑树中
        // 返回 true 表示成功插入
        return true;
    }
}

• 检查并发修改：如果 waitConcurrentModification 为真，表示当前操作需要等待，返回 waitConcurrentModificationAfterLock。
• 互斥锁：进入 synchronized 区，插入新的 Node 到红黑树中，并返回 true 表示插入成功。

3. contains() 方法

public boolean contains(Object key, Object value) {
    Node node = find(key);
    if (node == null) {
        return false;
    }
    // 查找对应的值，并判断值是否满足条件
    return node.getValue().equals(value);
}

• 查找键：查找红黑树中是否存在该键。如果不存在，返回 false。
• 查找值：如果键存在，查找对应的值，并判断值是否满足条件。

4. remove() 方法

public boolean remove(T element) {
    Node node = find(element);
    if (node == null) {
        return false;
    }
    // 删除节点，并保持红黑树的平衡
    return true;
}

• 查找节点：如果找到该元素，删除节点并保持红黑树的平衡。
• 返回值：如果删除成功，返回 true，否则返回 false。

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总结：

• 核心区别：TreeSet 是一个集合，不包含重复元素，而 TreeMap 是一个映射，允许重复的键值对。
• 实现细节：两者都基于红黑树实现，使用互斥锁保证并发安全，提供高效的插入、查找和删除操作。