上篇文章我们分析了HashSet,它是基于HashMap实现的,那TreeSet会是怎么实现的呢?没错!和大家想的一样,它是基于TreeMap实现的。所以,TreeSet的源码也很简单,主要还是理解TreeMap。
按照惯例,先来看TreeSet类的继承关系:
extends AbstractSetimplements NavigableSet ,Cloneable,java.io.Serializable
- 毫不意外的继承了抽象类AbstracSet,方便扩展;
- 实现了一个NavigableSet接口,和NavigableMap接口类似,提供了各种导航方法;
- 实现了Cloneable接口,可以克隆;
- 实现了Serializable接口,可以序列化;
这里主要看NavigableSet接口类:
extends SortedSet
熟悉的味道,继承SortedSet接口。SortedSet则提供了一个返回比较器的方法:
comparator();
和SortedMap一样,支持自然排序和自定义排序。自然排序要求添加到Set中的元素实现Comparable接口,自定义排序要求实现一个Comparator比较器。
关键点自然是TreeSet如何保证元素不重复以及元素有序的,前面说了它是基于TreeMap实现的,那我们来看看吧。
m; // 保证有序// Dummy value to associate with an Object in the backing Map
private static final Object PRESENT = new Object(); // 固定Value
m
是用来保存元素的,但m
声明的是NavigableMap
而不是TreeMap
。可以猜测,TreeMap
应该是在构造方法里实例化的,这里使用NavigableMap
可以让TreeSet更加灵活。PRESENT
和HashSet中的PRESENT
作用一样,作为固定Value值进行占位的。再看
add
和remove
方法:public boolean remove(Object o) {
return m.remove(o)==PRESENT;
}
和HashSet的实现一样,也是利用了Map保存的Key-Value键值对的Key不会重复的特点。
函数
果然,TreeSet中的TreeMap是在构造函数中初始化的。
()); // 默认自然排序的TreeMap }public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator)); // 自定义比较器的TreeMap
}public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this(); // 还是用的默认
addAll(c); // 将元素一个一个添加到TreeMap中
}public TreeSet(SortedSet
s) {
this(s.comparator()); // 使用传入的SortedSet的比较器
addAll(s); // 一个一个添加元素
}
默认实例化了一个自然排序的TreeMap,当然,我们可以自定义比较器。
这里跟踪下addAll
方法:
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; TreeMapmap = (TreeMap ) m; // 强转成TreeMap Comparator> cc = set.comparator(); Comparator super E> mc = map.comparator(); if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) { // 要保证set和map的比较器一样 map.addAllForTreeSet(set,PRESENT); // TreeMap专门为TreeSet准备的方法 return true; } } return super.addAll(c); }
调用了TreeMap的addAllForTreeSet
方法:
set,V defaultVal) { try { buildFromSorted(set.size(),set.iterator(),null,defaultVal); } catch (java.io.IOException | ClassNotFoundException cannotHappen) { } }
public E lower(E e) {
return m.lowerKey(e); // 返回小于e的第一个元素
}public NavigableSet
headSet(E toElement,boolean inclusive) {
return new TreeSet<>(m.headMap(toElement,inclusive)); // 取前几个元素构成子集
}public E pollFirst() { // 弹出第一个元素
Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
return (e == null) ? null : e.getKey();
}public NavigableSet
descendingSet() { // 倒排Set
return new TreeSet<>(m.descendingMap());
}......
这里需要注意的是返回子集合的方法,例如:headSet
。返回的子集合是可以添加和删除元素的,但是有边界限制,举个栗子。
subSet = intSet.headSet(8); // 最大值7,超过7越界 for (Integer sub : subSet) { System.out.println(sub); }subSet.add(2);
// subSet.add(8); // 越界了
subSet.remove(3);
for (Integer sub : subSet) {
System.out.println(sub);
}
TreeSet也是支持逆序输出的,因为有descendingIterator
的实现:
descendingIterator() { return m.descendingKeySet().iterator(); }