Java集合框架源码研读-TreeMap

前面我们已经介绍了两个AbstractMap的实现了，分别是HashMap和LinkedHashMap.我们也看到了，LinkedHashMap是HashMap的一个优化版本，它能够根据元素的插入顺序或者元素的访问顺序来进行遍历．

那么今天要介绍的TreeMap又是什么鬼?

简介

我们这里直接贴出文档首部的说明．从说明中我们可以看到，我们关注的主要有三点：

• 这个map能够根据key进行排序
• 它是基于Red-Black tree实现的
• containsKey(), get(), put(), remove()等方法的时间复杂度为O(logn)

就是这样的一个map而已.

注意上面的第三点，我们知道，HashMap和LinkedHashMap中，这些操作的时间复杂度基本都为O(1)．所以，如果不是要求按Key的顺序进行排序的话，是没有理由使用这个map的．本文后面还会给你不使用这个map的理由．

这里还有一点要说明，就是为什么采用Red-Black tree,而不是BST或者AVL.关于这一点，我们需要理解Red-Black tree相对于后两者的优势．请参考Java集合框架源码研读-HashMap中的相关说明来理解．

结构

HashMap，有一个数组用于存放键值对，如果发生碰撞，则用链表或者Red-Black tree来存放碰撞的元素，采用链地址法来解决冲突问题．

而在TreeMap中，则仅有一棵Red-Black Tree而已，我们看一下其中的每个Node的定义:

从其定义中，我们可以看到，在碰撞时，它并没有一个链表来存放碰撞的元素．那么它是如何解决碰撞的呢?下文中将会给你答案.

关键操作

我们来看三个关键操作的实现，分别是get(), put()方法和用于按key的顺序访问的实现．

get()方法的实现

get()方法实际上是调用的getEntry(Object key),所以这里我们仅仅贴出这个方法的实现．

这个应该没有什么好说的吧?仅仅是一个中序遍历而已．学过数据结构中的树的朋友应该都很容易理解．

put()方法的实现

很简单，就是中序遍历找到特定节点，然后替换其value.

这里就给出了前面如何解决冲突的答案．出现冲突时，并不会采用链地址法或者开放定址法等方法来解决冲突，而是直接替换掉对应节点的value.这就很尴尬了，万一在你的应用场景中，出现了冲突的情况，在你不知情的情况下，就会替换掉对应的值．

其实这个问题也不是什么大问题．因为比较器comparator应该是你自己定义的，也就是说，你应该意识到其实它是不能存放重复的元素的．

另一个需要注意的地方就是，不允许key为null．

有序遍历是如何实现的?

查看keySet()方法，一直向后寻找，我们能够发现其中最重要的方法是successor(Entry t).

很容易的就能发现，这实际上就是一个中序遍历．

但是，中序遍历得到的结果不应该是有序的呀，前序遍历得到的结果不应该才是有序的吗?

为什么呢?

因为实际上第一次调用successor(Entry t)时，实际上传入的就是这棵Red-Black Tree的最左节点.

看图中keyIterator()以及getFirstEntry()的实现．

理解了吧?

后记

其实TreeMap中还提供了很多其他的方法，比如获取跟传入的key最接近的键值对等．

核心方法上面已经介绍了，其他的方法，各位自行探索吧.