java TreeSet 和 TreeMap 源码解读

大家好，本篇博文将通过Debug流程分析，带大家仔细剖析一下TreeSet以及TreeMap的底层实现。TreeSet的底层其实就是TreeMap，见名知意，与树有关，鉴于二者的底层都涉及到了较多数据结构的内容，目前在过渡阶段，up就“详略得当”（bushi），给大家把重点内容过一下就行，当然还是比一般地方讲得要细的。
注意 : ①解读源码需要扎实的基础，比较适合希望深究的同学； ②不要眼高手低，看会了不代表你会了，自己动手跟着过一遍才算有收获； ③点击文章的侧边栏目录或者前面的目录可以进行跳转。良工不示人以朴，up所有文章都会适时进行补充完善。大家有问题都可以在评论区讨论交流，或者私信up。 感谢阅读！

二、TreeSet详解

1.TreeSet简介

①TreeSet是Set接口的一个实现类，其类图如下 :

②TreeSet中的元素不能为null，否则会报NullPointerException。
③与HashSet实现类不同，TreeSet最大的特点是可以进行排序。TreeSet底层是二叉树，可以对对象元素进行排序，但是自定义类需要实现comparator接口，可以使用匿名内部类实现该接口，并在匿名内部类中重写compare方法。

2.TreeSet的底层实现

0° 准备工作

为了通过Debug，结合源码来分析TreeSet的底层，up以TreeSet_Demo类为演示类，代码如下 : （main函数第一行设置断点）

package csdn.knowledge.api_tools.gather.set;

import java.util.Comparator;
import java.util.TreeSet;

/**
 * @author : Cyan_RA9
 * @version : 21.0
 */
public class TreeSet_Demo {
    public static void main(String[] args) {
        TreeSet treeSet = new TreeSet(new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((String)o1).compareTo((String)o2);
            }
        });

        treeSet.add("141");
        treeSet.add("5");
        treeSet.add("23");
        treeSet.add("114514");

        System.out.println("treeSet = " + treeSet);
    }
}

1° TreeSet构造器

进入Debug界面，首先我们跳入TreeSet的带参构造，如下 :

可以看到，TreeSet底层的确调用了TreeMap。我们先不急着跳入TreeMap的构造器，先来看看TreeSet带参构造的形参——一个Comparator（比较器）类型的变量，这个Comparator类型其实就是一个接口，其源码如下 :

2° 匿名内部类实现接口的多态

而我们一开始传入的这个玩意儿——

        new Comparator() {
            @Override
            public int compare(Object o1, Object o2) {
                return ((String)o1).compareTo((String)o2);
            }
        }

其实就是一个实现了该接口的匿名内部类对象，并在TreeSet带参构造中形成了多态。而在TreeSet带参构造中，又将匿名内部类对象comparator传递给了TreeMap的一个带参构造。
匿名内部类中实现了Comparator()接口中的compare方法，该方法决定了TreeSet集合中元素排序的原则。此时，排序的规则是由String类的compareTo方法决定的，我们来简单回顾一下String类的compareTo方法，如下——

int compareTo(String anotherString)——

返回两个字符串对象的比较结果——若相等，返回0；若不相等，从两个字符串的第一个字符开始比较，返回第一个不相等的字符的ASCII码差值。当较长字符串的前面部分恰巧是较短的字符串时，返回两个字符串的长度差。

因此，根据此规则，当前TreeSet集合中的元素应该是按字母表顺序来排列的，比方说我现在传入了两个字符串o1和o2，分别为"ABC"和"BBC"，那么此时compareTo方法的返回值就是A的ASCII码值 - B的ASCII码值 = 65 - 66 = -1，而-1是小于0的；那么在使用add方法添加元素时，compareTo方法的这个返回值就决定了添加元素时的排列顺序，关于这一点，在下面的add方法中可以体现。

3° TreeMap构造器

好的，我们接下来再追入TreeMap的带参构造看看，如下图所示 :

可以看到，在TreeMap构造器中，又将匿名内部类对象comparator传递给了TreeMap的一个属性comparator。
并且，此时的comparator已经显示为了匿名内部类“TreeSet_Demo$1”的形式。
接下里我们跳出构造器，逐层返回到演示了中。

4° add方法

像TreeSet集合中添加第一个元素"141"，跳入add方法，如下所示 :

可以看到，底层仍然走的是put方法；注意实参中的PRESENT，这个PRESENT就和HashSet中PRESENT是一个作用了，仅仅是作为一个空对象，起到占位的作用，其源码如下 :

5° put方法和put方法

继续跳入put方法，如下所示 :

经典的“包皮”结构，继续跳入内层put方法，如下 :

内层的put方法代码是非常多并且复杂的，里面涉及到许多数据结构的知识。还好，这是第一次添加元素，直接进入第一个if语句就return出去了

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