TreeMap的底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是紅黑樹，且TreeMap可以實現(xiàn)集合元素的排序。

所以TreeMap的源碼需要實現(xiàn)：

1.紅黑樹的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以及紅黑樹的節(jié)點插入，刪除，以及紅黑樹的自平衡操作，如左旋，右旋，以及節(jié)點變色

2.紅黑樹需要支持按照指定的比較器進行排序，或者進行自然排序。

public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

public interface NavigableMap<K,V> extends SortedMap<K,V> {

TreeMap

繼承了AbstractMap

實現(xiàn)了NavigableMap，而NavigableMap接口繼承了SortedMap接口,SortedMap接口表示其實現(xiàn)類是一個有序集合

實現(xiàn)了Cloneable，所以支持對象克隆

實現(xiàn)了Serializable，所以支持對象序列化

comparator

/** * The comparator used to maintain order in this tree map, or * null if it uses the natural ordering of its keys. * * @serial */ private final Comparator<? super K> comparator;

外部指定的比較器。在創(chuàng)建TreeMap對象時可以指定。如果指定了比較器，則TreeMap插入鍵值對時，按照comparator比較排序。

root

private transient Entry<K,V> root;

root指代TreeMap底層紅黑樹的根節(jié)點。 root的類型Entry<K,V>就是紅黑樹節(jié)點的類型。

紅黑樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)就依賴于Entry<K,V>

size

/** * The number of entries in the tree */ private transient int size = 0;

表示TreeMap集合中鍵值對個數(shù)。

modCount

/** * The number of structural modifications to the tree. */ private transient int modCount = 0;

表示TreeMap集合被結(jié)構(gòu)化修改的次數(shù)。用于迭代器迭代過程中檢測集合是否被結(jié)構(gòu)化修改，若是，則fail-fast。

Entry<K,V>

Entry<K,V>是紅黑樹節(jié)點的代碼實現(xiàn)，是實現(xiàn)紅黑樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。

static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {K key;V value;Entry<K,V> left;Entry<K,V> right;Entry<K,V> parent;boolean color = BLACK; /** * Make a new cell with given key, value, and parent, and with * {@code null} child links, and BLACK color. */Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) { this.key = key; this.value = value; this.parent = parent;} /** * Returns the key. * * @return the key */public K getKey() { return key;} /** * Returns the value associated with the key. * * @return the value associated with the key */public V getValue() { return value;} /** * Replaces the value currently associated with the key with the given * value. * * @return the value associated with the key before this method was * called */public V setValue(V value) { V oldValue = this.value; this.value = value; return oldValue;} public boolean equals(Object o) { if (!(o instanceof Map.Entry))return false; Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o; return valEquals(key,e.getKey()) && valEquals(value,e.getValue());} public int hashCode() { int keyHash = (key==null ? 0 : key.hashCode()); int valueHash = (value==null ? 0 : value.hashCode()); return keyHash ^ valueHash;} public String toString() { return key + '=' + value;} }

成員變量

K key,V value分別是TreeMap集合中存儲的鍵值對的鍵和值

Entry<K,V> left 代表當前節(jié)點的左子節(jié)點

Entry<K,V> right 代表當前節(jié)點的右子節(jié)點

Entry<K,V> parent 代表當前節(jié)點的父節(jié)點

boolean color 代表當前節(jié)點的顏色，默認是黑色，為true

構(gòu)造器

Entry<K,V>只提供了一個構(gòu)造器 Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent)

即：創(chuàng)建一個紅黑樹節(jié)點，只需要指定其存儲的鍵值信息，以及其父節(jié)點引用。不需要指定左孩子和右孩子，以及顏色。

成員方法

提供了getKey()方法返回當前節(jié)點的key值。

提供了getValue()，setValue(V v)分別用于獲取Value，以及覆蓋Value后返回oldValue

重寫了equals()方法用于判斷兩個紅黑樹節(jié)點是否相同。邏輯是：兩個紅黑樹節(jié)點的key要么都為null，要么equals結(jié)果true，且，value要么都為null,要么equals結(jié)果為true。

重寫了hashCode()方法。

重寫了toString()方法。

public TreeMap()

public TreeMap() {comparator = null; }

無參構(gòu)造器，即不指定比較器的構(gòu)造器。

注意，此時插入集合的鍵值對的key的類型必須實現(xiàn)Comparable接口，即提供自然排序能力，否則會報錯類型轉(zhuǎn)換異常。

public TreeMap(Comparator<? super K> comparator)

public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator; }

指定比較器的構(gòu)造器。

指定的比較器用于比較key，且comparator指定了泛型，即比較器比較的元素的類型必須是K或者K的父類類型。

public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {comparator = null;putAll(m); }

將非TreeMap集合轉(zhuǎn)為TreeMap集合構(gòu)造器

public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m)

public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {comparator = m.comparator();try { buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);} catch (java.io.IOException cannotHappen) {} catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {} }

將有序Map集合轉(zhuǎn)為TreeMap集合

public V get(Object key)

public V get(Object key) {Entry<K,V> p = getEntry(key);return (p==null ? null : p.value); }

TreeMap的get方法用于獲取指定key的value。如果指定key沒有對應(yīng)的紅黑樹節(jié)點，則返回null，否則返回對應(yīng)紅黑樹節(jié)點的value。

可以看到get方法實現(xiàn)依賴于getEntry(Object key)方法。

getEntry(Object key)方法是根據(jù)指定key找對應(yīng)的紅黑樹節(jié)點并返回該節(jié)點。

final Entry<K,V> getEntry(Object key)

final Entry<K,V> getEntry(Object key) {// Offload comparator-based version for sake of performanceif (comparator != null)//如果外部指定了比較器 return getEntryUsingComparator(key);//則使用指定比較器來查找if (key == null)//如果外部沒有指定比較器，且要查找的key為null，則拋出空指針異常 throw new NullPointerException();@SuppressWarnings('unchecked')//此時外部沒有指定構(gòu)造器，且要查的Key不為null Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;//檢查Key的類型是否實現(xiàn)了Comparable接口，即是否實現(xiàn)了自然排序，如果實現(xiàn)了，則此處可以強轉(zhuǎn)成功，否則會報錯類型轉(zhuǎn)換異常Entry<K,V> p = root;while (p != null) {//從紅黑樹根節(jié)點開始使用key本身的自然排序進行比較 int cmp = k.compareTo(p.key); if (cmp < 0)//如果要查找的key小于樹節(jié)點的key，則說明要找的key在當前節(jié)點的左子樹上，則下次遍歷從左子樹的根節(jié)點開始p = p.left; else if (cmp > 0)//如果要查找的key大于樹節(jié)點的key，則說明要找的key在當前節(jié)點的右子樹上，則下次遍歷從右子樹的根節(jié)點開始p = p.right; else//如果要查找的key等于樹節(jié)點的key，則該節(jié)點就是要找的，直接返回該節(jié)點return p;}return null;//如果上面遍歷沒有找到對應(yīng)Key的節(jié)點，則返回null } final Entry<K,V> getEntryUsingComparator(Object key) {//使用指定比較器來查找，邏輯基本和自然排序查找一樣，只是這里使用了比較器排序查找@SuppressWarnings('unchecked') K k = (K) key;Comparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) { Entry<K,V> p = root; while (p != null) {int cmp = cpr.compare(k, p.key);if (cmp < 0) p = p.left;else if (cmp > 0) p = p.right;else return p; }}return null; }

public V put(K key, V value)

public V put(K key, V value) {Entry<K,V> t = root;if (t == null) { compare(key, key); // type (and possibly null) check root = new Entry<>(key, value, null); size = 1; modCount++; return null;}int cmp;Entry<K,V> parent;// split comparator and comparable pathsComparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) { do {parent = t;cmp = cpr.compare(key, t.key);if (cmp < 0) t = t.left;else if (cmp > 0) t = t.right;else return t.setValue(value); } while (t != null);}else { if (key == null)throw new NullPointerException(); @SuppressWarnings('unchecked')Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key; do {parent = t;cmp = k.compareTo(t.key);if (cmp < 0) t = t.left;else if (cmp > 0) t = t.right;else return t.setValue(value); } while (t != null);}Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);if (cmp < 0) parent.left = e;else parent.right = e;fixAfterInsertion(e);size++;modCount++;return null; }

final int compare(Object k1, Object k2) {return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2) : comparator.compare((K)k1, (K)k2); }

public V setValue(V value) { V oldValue = this.value; this.value = value; return oldValue;}

TreeMap的put方法用于插入一個鍵值對，

當插入的key在集合中不存在時，則put表示新增鍵值對，并返回null；

當插入的key在集合中存在時，則put表示覆蓋已存在key對應(yīng)的value，并返回老value。

private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x)

private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {//x是被插入的紅黑樹節(jié)點x.color = RED;//默認被插入的節(jié)點都是紅色 while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {//如果被插入節(jié)點不是根節(jié)點 if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));if (colorOf(y) == RED) { setColor(parentOf(x), BLACK); setColor(y, BLACK); setColor(parentOf(parentOf(x)), RED); x = parentOf(parentOf(x));} else { if (x == rightOf(parentOf(x))) {x = parentOf(x);rotateLeft(x); } setColor(parentOf(x), BLACK); setColor(parentOf(parentOf(x)), RED); rotateRight(parentOf(parentOf(x)));} } else {Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));if (colorOf(y) == RED) { setColor(parentOf(x), BLACK); setColor(y, BLACK); setColor(parentOf(parentOf(x)), RED); x = parentOf(parentOf(x));} else { if (x == leftOf(parentOf(x))) {x = parentOf(x);rotateRight(x); } setColor(parentOf(x), BLACK); setColor(parentOf(parentOf(x)), RED); rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));} }}root.color = BLACK;//如果被插入的節(jié)點是根節(jié)點，則節(jié)點顏色改為黑色 }

fixAfterInsertion方法用于：當TreeMap插入紅黑樹節(jié)點后，導(dǎo)致紅黑樹不平衡時，TreeMap保持自平衡的自旋和變色操作。

該方法的入?yún)⒕褪遣迦氲募t黑樹節(jié)點。

到此這篇關(guān)于Java基礎(chǔ)之TreeMap詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java TreeMap詳解內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！