Java 集合框架系列十一：JDK 1.8 TreeSet 详解

妖狐艹你老母 2022-12-05 01:37 294阅读 0赞

## TreeSet 继承关系 ##

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## 类文档解读 ##

老规矩，先通过 TreeSet 的类文档了解一下能得到哪些信息。

*  TreeSet 是 JDK 1.2 提供的基于 TreeMap 的 NavigableSet 实现。
 *  TreeSet 支持元素的自然排序和按照在创建时指定的 Comparator 比较器进行排序。
 *  TreeSet 的基本操作（add、remove 和 contains）的时间复杂度是 log(n) 。
 *  TreeSet 是非线程安全的。
 *  TreeSet 的迭代器是 fail-fast 策略的。

## TreeSet API ##

### 成员变量 ###

// 存储数据的底层数据结构
    	private transient NavigableMap<E,Object> m;
    
        // 由于 TreeSet 只需要使用 Key 进行存储，因此 Value 存储的是一个虚拟值
        private static final Object PRESENT = new Object();

### 构造方法 ###

TreeSet 底层使用的是 NavigableMap 存储数据，如果没有指定具体是 NavigableMap 的哪个实现类则默认使用 TreeMap 作为底层存储数据的结构。

/** * 通过指定的 NavigableMap 创建实例 */
        TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) { 
            this.m = m;
        }
    
        /** * 使用 TreeMap 创建一个空的 TreeSet，使用自然排序， * 添加的元素需要实现 Comparable 接口，即是可比较的 */
        public TreeSet() { 
            this(new TreeMap<E,Object>());
        }
    
        /** * 指定比较器，如果比较器是 null 将使用自然排序 */
        public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) { 
            this(new TreeMap<>(comparator));
        }
        
        public TreeSet(Collection<? extends E> c) { 
            this();
            addAll(c);
        }
    
        public TreeSet(SortedSet<E> s) { 
            this(s.comparator());
            addAll(s);
        }
    }

### 其他API ###

TreeSet 对元素的操作基本都是调用 NavigableMap 的方法进行操作。

public boolean add(E e) { 
            return m.put(e, PRESENT)==null;
        }
    	public boolean remove(Object o) { 
            return m.remove(o)==PRESENT;
        }
        public boolean contains(Object o) { 
            return m.containsKey(o);
        }
    	public E pollFirst() { 
            Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
            return (e == null) ? null : e.getKey();
        }

## 总结 ##

*  TreeSet 里添加的元素必须是同一类型的。
 *  当向 TreeSet 内添加对象时，可以有两种排序方法：
    
     *  自然排序，如 String、包装类默认按照从小到大的顺序遍历。
     *  定制排序。

#### 自然排序 ####

TreeSet 会调用集合元素的 compareTo(Object obj) 方法来比较元素之间的大小关系，然后将集合元素按升序排列。如果试图把一个对象添加到 TreeSet 时，则该对象的类必须实现 Comparable 接口。实现 Comparable 的类必须重写 compareTo(Object obj) 方法，两个对象通过 compareTo(Object obj) 方法的返回值来比较大小。

当需要把一个对象放入 TreeSet 中，重写该对象对应的 equals() 时，应保证与 compareTo(Object obj) 方法有一致的结果：如果两个对象通过 equals() 方法比较返回 true，则通过 compareTo(Object obj) 方法比较应返回 0，要求 equals() 方法和 hashCode() 方法和 compareTo() 方法保持一致。

#### 定制排序 ####

TreeSet 的自然排序是根据集合元素的大小，进行元素升序排列。如果需要定制排序，比如降序排列，可借助 Comparator 接口的帮助。需要重写 compare(T o1,T o2) 方法。利用 int compare(T o1,T o2) 方法，比较 o1 和 o2 的大小：如果方法返回正整数，则表示 o1 大于 o2；如果返回 0 表示相等；返回负整数 表示 o1 小于 o2。要实现定制排序，需要将实现 Comparator 接口的实例作为形参传递给 TreeSet 的构造器。此时仍然只能向 TreeSet 中添加类型相同的对象否则发生 ClassCastException 异常。使用定制排序判断两个元素相等的标准是：通过 Comparator 比较两个元素返回了 0，要求 equals() 方法和 hashCode() 方法和 compareTo() 方法保持一致。

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