2021-05-09 15:20  阅读(4243)
文章分类:死磕 Java 集合 文章标签:死磕 Java死磕 Java 集合Java 集合源码
©  原文作者:彤哥 原文地址:https://www.cnblogs.com/tong-yuan/

问题

(1)TreeSet真的是使用TreeMap来存储元素的吗?

(2)TreeSet是有序的吗?

(3)TreeSet和LinkedHashSet有何不同?

简介

TreeSet底层是采用TreeMap实现的一种Set,所以它是有序的,同样也是非线程安全的。

源码分析

经过前面我们学习HashSet和LinkedHashSet,基本上已经掌握了Set实现的套路了。

所以,也不废话了,直接上源码:

    package java.util;
    
    // TreeSet实现了NavigableSet接口,所以它是有序的
    public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
        implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
    {
        // 元素存储在NavigableMap中
        // 注意它不一定就是TreeMap
        private transient NavigableMap<E,Object> m;
    
        // 虚拟元素, 用来作为value存储在map中
        private static final Object PRESENT = new Object();
    
        // 直接使用传进来的NavigableMap存储元素
        // 这里不是深拷贝,如果外面的map有增删元素也会反映到这里
        // 而且, 这个方法不是public的, 说明只能给同包使用
        TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
            this.m = m;
        }
    
        // 使用TreeMap初始化
        public TreeSet() {
            this(new TreeMap<E,Object>());
        }
    
        // 使用带comparator的TreeMap初始化
        public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
            this(new TreeMap<>(comparator));
        }
    
        // 将集合c中的所有元素添加的TreeSet中
        public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
            this();
            addAll(c);
        }
    
        // 将SortedSet中的所有元素添加到TreeSet中
        public TreeSet(SortedSet<E> s) {
            this(s.comparator());
            addAll(s);
        }
    
        // 迭代器
        public Iterator<E> iterator() {
            return m.navigableKeySet().iterator();
        }
    
        // 逆序迭代器
        public Iterator<E> descendingIterator() {
            return m.descendingKeySet().iterator();
        }
    
        // 以逆序返回一个新的TreeSet
        public NavigableSet<E> descendingSet() {
            return new TreeSet<>(m.descendingMap());
        }
    
        // 元素个数
        public int size() {
            return m.size();
        }
    
        // 判断是否为空
        public boolean isEmpty() {
            return m.isEmpty();
        }
    
        // 判断是否包含某元素
        public boolean contains(Object o) {
            return m.containsKey(o);
        }
    
        // 添加元素, 调用map的put()方法, value为PRESENT
        public boolean add(E e) {
            return m.put(e, PRESENT)==null;
        }
    
        // 删除元素
        public boolean remove(Object o) {
            return m.remove(o)==PRESENT;
        }
    
        // 清空所有元素
        public void clear() {
            m.clear();
        }
    
        // 添加集合c中的所有元素
        public  boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
            // 满足一定条件时直接调用TreeMap的addAllForTreeSet()方法添加元素
            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;
                }
            }
            // 不满足上述条件, 调用父类的addAll()通过遍历的方式一个一个地添加元素
            return super.addAll(c);
        }
    
        // 子set(NavigableSet中的方法)
        public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
                                      E toElement,   boolean toInclusive) {
            return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
                                           toElement,   toInclusive));
        }
    
        // 头set(NavigableSet中的方法)
        public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
            return new TreeSet<>(m.headMap(toElement, inclusive));
        }
    
        // 尾set(NavigableSet中的方法)
        public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
            return new TreeSet<>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
        }
    
        // 子set(SortedSet接口中的方法)
        public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
            return subSet(fromElement, true, toElement, false);
        }
    
        // 头set(SortedSet接口中的方法)
        public SortedSet<E> headSet(E toElement) {
            return headSet(toElement, false);
        }
    
        // 尾set(SortedSet接口中的方法)
        public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {
            return tailSet(fromElement, true);
        }
    
        // 比较器
        public Comparator<? super E> comparator() {
            return m.comparator();
        }
    
        // 返回最小的元素
        public E first() {
            return m.firstKey();
        }
    
        // 返回最大的元素
        public E last() {
            return m.lastKey();
        }
    
        // 返回小于e的最大的元素
        public E lower(E e) {
            return m.lowerKey(e);
        }
    
        // 返回小于等于e的最大的元素
        public E floor(E e) {
            return m.floorKey(e);
        }
    
        // 返回大于等于e的最小的元素
        public E ceiling(E e) {
            return m.ceilingKey(e);
        }
    
        // 返回大于e的最小的元素
        public E higher(E e) {
            return m.higherKey(e);
        }
    
        // 弹出最小的元素
        public E pollFirst() {
            Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
            return (e == null) ? null : e.getKey();
        }
    
        public E pollLast() {
            Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();
            return (e == null) ? null : e.getKey();
        }
    
        // 克隆方法
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public Object clone() {
            TreeSet<E> clone;
            try {
                clone = (TreeSet<E>) super.clone();
            } catch (CloneNotSupportedException e) {
                throw new InternalError(e);
            }
    
            clone.m = new TreeMap<>(m);
            return clone;
        }
    
        // 序列化写出方法
        private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
            throws java.io.IOException {
            // Write out any hidden stuff
            s.defaultWriteObject();
    
            // Write out Comparator
            s.writeObject(m.comparator());
    
            // Write out size
            s.writeInt(m.size());
    
            // Write out all elements in the proper order.
            for (E e : m.keySet())
                s.writeObject(e);
        }
    
        // 序列化写入方法
        private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
            throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
            // Read in any hidden stuff
            s.defaultReadObject();
    
            // Read in Comparator
            @SuppressWarnings("unchecked")
                Comparator<? super E> c = (Comparator<? super E>) s.readObject();
    
            // Create backing TreeMap
            TreeMap<E,Object> tm = new TreeMap<>(c);
            m = tm;
    
            // Read in size
            int size = s.readInt();
    
            tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);
        }
    
        // 可分割的迭代器
        public Spliterator<E> spliterator() {
            return TreeMap.keySpliteratorFor(m);
        }
    
        // 序列化id
        private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;
    }
    

源码比较简单,基本都是调用map相应的方法。

总结

(1)TreeSet底层使用NavigableMap存储元素;

(2)TreeSet是有序的;

(3)TreeSet是非线程安全的;

(4)TreeSet实现了NavigableSet接口,而NavigableSet继承自SortedSet接口;

(5)TreeSet实现了SortedSet接口;(彤哥年轻的时候面试被问过TreeSet和SortedSet的区别^^)

彩蛋

(1)通过之前的学习,我们知道TreeSet和LinkedHashSet都是有序的,那它们有何不同?

LinkedHashSet并没有实现SortedSet接口,它的有序性主要依赖于LinkedHashMap的有序性,所以它的有序性是指按照插入顺序保证的有序性;

而TreeSet实现了SortedSet接口,它的有序性主要依赖于NavigableMap的有序性,而NavigableMap又继承自SortedMap,这个接口的有序性是指按照key的自然排序保证的有序性,而key的自然排序又有两种实现方式,一种是key实现Comparable接口,一种是构造方法传入Comparator比较器。

(2)TreeSet里面真的是使用TreeMap来存储元素的吗?

通过源码分析我们知道TreeSet里面实际上是使用的NavigableMap来存储元素,虽然大部分时候这个map确实是TreeMap,但不是所有时候都是TreeMap。

因为有一个构造方法是TreeSet(NavigableMap<E,Object> m),而且这是一个非public方法,通过调用关系我们可以发现这个构造方法都是在自己类中使用的,比如下面这个:

        public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
            return new TreeSet<>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
        }
    

而这个m我们姑且认为它是TreeMap,也就是调用TreeMap的tailMap()方法:

        public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive) {
            return new AscendingSubMap<>(this,
                                         false, fromKey, inclusive,
                                         true,  null,    true);
        }
    

可以看到,返回的是AscendingSubMap对象,这个类的继承链是怎么样的呢?

202105091520593461.png

可以看到,这个类并没有继承TreeMap,不过通过源码分析也可以看出来这个类是组合了TreeMap,也算和TreeMap有点关系,只是不是继承关系。

所以,TreeSet的底层不完全是使用TreeMap来实现的,更准确地说,应该是NavigableMap。

点赞(4)
版权归原创作者所有,任何形式转载请联系作者; Java 技术驿站 >> [死磕 Java 集合] --- TreeSet源码分析
上一篇
[死磕 Java 集合] --- LinkedHashSet源码分析
下一篇
[死磕 Java 集合] --- CopyOnWriteArraySet源码分析