Java中的TreeSet

TreeSet是基于红黑树实现的有序集合，其底层依赖是TreeMap,通过维护元素的自然顺序或者是自定义实现比较器来确认元素顺序

特点

1. 元素不可重复：TreeSet中的元素是不可重复的，其底层依赖的TreeMap中的key就是不可重复的
2. 不支持null值：TreeSet中不能添加null值
3. 元素是有序的：元素的顺序并不是按照插入顺序，而是按照元素的自然顺序或者根据自定义的比较器来实现的有序性
4. 非线程安全：需在外部同步或者使用Collections.synchronizedSortedSet()包装

底层原理

• TreeSet底层是基于TreeMap实现的，其数据结构为红黑树(自平衡二叉查找树)
• TreeSet中的TreeMap实际只有key存储的是真实元素，value值存储的是一个常量
• TreeSet使用了适配器模式，通过包装TreeMap的接口，适配Set接口

方法

构造方法

public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
    implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
    
    //实际存储元素的map
    private transient NavigableMap<E,Object> m;

    //map中的value值
    private static final Object PRESENT = new Object();

    
    //创建一个基于NavigableMap接口的map集合作为参数传入的TreeSet
    TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
        this.m = m;
    }

    //创建一个空的TreeSet(存储元素的集合为TreeMap)
    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<>());
    }

    
    //创建一个TreeSet，TreeMap中的比较器为传入的自定义比较器
    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

    //传入一个集合，将集合中的元素放入TreeSet
    public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

    //传入一个基于SortedSet接口实现的集合，将集合中的元素放入TreeSet
    public TreeSet(SortedSet<E> s) {
        this(s.comparator());
        addAll(s);
    }

添加一个元素

    //实际调用的是TreeMap中的put方法
    public boolean add(E e) {
        return m.put(e, PRESENT)==null;
    }

添加多个元素

    //如果传入的集合是实现了SortedSet的集合，则按照传入集合的排序规则添加元素
    //否则按照默认的规则添加元素(自然排序)
    public  boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        // Use linear-time version if applicable
        if (m.size()==0 && c.size() > 0 &&
            c instanceof SortedSet &&
            m instanceof TreeMap) {
            SortedSet<? extends E> set = (SortedSet<? extends E>) c;
            TreeMap<E,Object> map = (TreeMap<E, Object>) m;
            Comparator<?> cc = set.comparator();
            Comparator<? super E> mc = map.comparator();
            if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {
                map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);
                return true;
            }
        }
        return super.addAll(c);
    }

删除元素

    //实际调用TreeMap的remove方法
    public boolean remove(Object o) {
        return m.remove(o)==PRESENT;
    }

迭代器

    //实际调用的是TreeMap中的迭代器
    public Iterator<E> iterator() {
        return m.navigableKeySet().iterator();
    }