《Java集合Set》TreeSet

1. 实现原理

TreeSet是一个有序的集合（底层使用的是二叉树），它的作用是提供有序的Set集合。它集成了AbstractSet抽象类，实现了NavigableSet、Cloneable、java.io.Serializable接口。TreeSet是基于TreeMap实现的，TreeSet的元素支持2种排序方式：

• 自然排序：使用自然排序的元素需要实现Compareable接口，复写CompareTo(Object obj)方法比较元素之间的大小关系，然后将元素按照升序排列。（默认排序方式）

• 定制排序：当元素自身不具备比较性时，或者具备的比较性不是所需要的，这时就要让集合自身具有比较性。在初始化时，实现comparator接口，复写compare方法，在创建TreeSet集合对象时，提供一个一个Comparator对象。

2. 源码分析

2.1 构造方法

private transient HashMap map;
// 默认构造器
public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}
// 将传入的集合添加到HashSet的构造器
public HashSet(Collection c) {
    map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
    addAll(c);
}
// 明确初始容量和装载因子的构造器
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
// 仅明确初始容量的构造器（装载因子默认0.75）
public HashSet(int initialCapacity) {
    map = new HashMap<>(initialCapacity);
}

通过以上构造方法源码可以看出，TreeSet的底层使用的是HashMap。

HashMap的数据存储是通过数组+链表/红黑树实现的，存储大概流程是通过hash函数计算在数组中存储的位置，如果该位置已经有值了，判断key是否相同，相同则覆盖，不相同则放到元素对应的链表中，如果链表长度大于8，就转化为红黑树，如果容量不够，则需扩容。

2.2 add()

HashSet的add方法时通过HashMap的put方法实现的，不过HashMap是key-value键值对，而HashSet是集合。

private static final Object PRESENT = new Object();

public boolean add(E e) {
    return map.put(e, PRESENT)==null;
}

2.2 remove()

HashSet的remove方法通过HashMap的remove方法来实现

// HashSet的remove方法
public boolean remove(Object o) {
    return map.remove(o)==PRESENT;
}
// map的remove方法
public V remove(Object key) {
    Node e;
    // 通过hash(key)找到元素在数组中的位置，再调用removeNode方法删除
    return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ? null : e.value;
}
/**
 * 
 */
final Node removeNode(int hash, Object key, Object value,
                           boolean matchValue, boolean movable) {
    Node[] tab; Node p; int n, index;
    // 步骤1.需要先找到key所对应Node的准确位置，首先通过(n - 1) & hash找到数组对应位置上的第一个node
    if ((tab = table) != null && (n = tab.length) > 0 &&
        (p = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
        Node node = null, e; K k; V v;
        // 1.1 如果这个node刚好key值相同，运气好，找到了
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            node = p;
        /**
         * 1.2 运气不好，在数组中找到的Node虽然hash相同了，但key值不同，很明显不对， 我们需要遍历继续
         *     往下找；
         */
        else if ((e = p.next) != null) {
            // 1.2.1 如果是TreeNode类型，说明HashMap当前是通过数组+红黑树来实现存储的，遍历红黑树找到对应node
            if (p instanceof TreeNode)
                node = ((TreeNode)p).getTreeNode(hash, key);
            else {
                // 1.2.2 如果是链表，遍历链表找到对应node
                do {
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key ||
                         (key != null && key.equals(k)))) {
                        node = e;
                        break;
                    }
                    p = e;
                } while ((e = e.next) != null);
            }
        }
        // 通过前面的步骤1找到了对应的Node,现在我们就需要删除它了
        if (node != null && (!matchValue || (v = node.value) == value ||
                             (value != null && value.equals(v)))) {
            /**
             * 如果是TreeNode类型，删除方法是通过红黑树节点删除实现的，具体可以参考【TreeMap原理实现
             * 及常用方法】
             */
            if (node instanceof TreeNode)
                ((TreeNode)node).removeTreeNode(this, tab, movable);
            /** 
             * 如果是链表的情况，当找到的节点就是数组hash位置的第一个元素，那么该元素删除后，直接将数组
             * 第一个位置的引用指向链表的下一个即可
             */
            else if (node == p)
                tab[index] = node.next;
            /**
             * 如果找到的本来就是链表上的节点，也简单，将待删除节点的上一个节点的next指向待删除节点的
             * next,隔离开待删除节点即可
             */
            else
                p.next = node.next;
            ++modCount;
            --size;
            // 删除后可能存在存储结构的调整，可参考【LinkedHashMap如何保证顺序性】中remove方法
            afterNodeRemoval(node);
            return node;
        }
    }
    return null;
}

2.3 遍历

HashSet作为集合，有多种遍历方法，如普通for循环，增强for循环，迭代器。

public static void main(String[] args) {
    HashSet setString = new HashSet<> ();
    setString.add("星期一");
    setString.add("星期二");
    setString.add("星期三");
    setString.add("星期四");
    setString.add("星期五");

    Iterator it = setString.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        System.out.println(it.next());
    }
}

打印出来的结果如何呢？

星期二
星期三
星期四
星期五
星期一

由于HashSet是通过HashMap来实现的，HashMap通过hash(key)来确定存储的位置，是不具备存储顺序性的，因此HashSet遍历出的元素也并非按照插入的顺序。

原文链接：https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11257805.html