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[Java教程]Java集合源码分析(六)TreeSetE


TreeSet简介

  TreeSet 是一个有序的集合,它的作用是提供有序的Set集合。它继承于AbstractSet抽象类,实现了NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable接口。
  TreeSet 继承于AbstractSet,所以它是一个Set集合,具有Set的属性和方法。
  TreeSet 实现了NavigableSet接口,意味着它支持一系列的导航方法。比如查找与指定目标最匹配项。
  TreeSet 实现了Cloneable接口,意味着它能被克隆。
  TreeSet 实现了java.io.Serializable接口,意味着它支持序列化。

  TreeSet是基于TreeMap实现的。TreeSet中的元素支持2种排序方式:自然排序 或者 根据创建TreeSet 时提供的 Comparator 进行排序。这取决于使用的构造方法。
  TreeSet为基本操作(add、remove 和 contains)提供受保证的 log(n) 时间开销。
  另外,TreeSet是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fast的。

TreeSet的构造函数

// 默认构造函数。使用该构造函数,TreeSet中的元素按照自然排序进行排列。TreeSet()// 创建的TreeSet包含collectionTreeSet(Collection<? extends E> collection)// 指定TreeSet的比较器TreeSet(Comparator<? super E> comparator)// 创建的TreeSet包含setTreeSet(SortedSet<E> set)

TreeSet的API

boolean          add(E object)boolean          addAll(Collection<? extends E> collection)void           clear()Object          clone()boolean          contains(Object object)E             first()boolean          isEmpty()E             last()E             pollFirst()E             pollLast()E             lower(E e)E             floor(E e)E             ceiling(E e)E             higher(E e)boolean          remove(Object object)int            size()Comparator<? super E>   comparator()Iterator<E>        iterator()Iterator<E>        descendingIterator()SortedSet<E>       headSet(E end)NavigableSet<E>      descendingSet()NavigableSet<E>      headSet(E end, boolean endInclusive)SortedSet<E>       subSet(E start, E end)NavigableSet<E>      subSet(E start, boolean startInclusive, E end, boolean endInclusive)NavigableSet<E>      tailSet(E start, boolean startInclusive)SortedSet<E>       tailSet(E start)

说明:

(01) TreeSet是有序的Set集合,因此支持add、remove、get等方法。
(02) 和NavigableSet一样,TreeSet的导航方法大致可以区分为两类,一类时提供元素项的导航方法,返回某个元素;另一类时提供集合的导航方法,返回某个集合。
lower、floor、ceiling 和 higher 分别返回小于、小于等于、大于等于、大于给定元素的元素,如果不存在这样的元素,则返回 null。

TreeSet源码分析

  对于TreeSet而言,它是基于TreeMap实现的,TreeSet底层使用TreeMap来保存所有元素,因此TreeSet的实现比较简单,相关TreeSet的操作,基本上都是直接调用底层TreeMap的相关方法来完成,
  TreeSet的源代码如下:

 

/* * @(#)TreeSet.java	1.37 06/05/10 * * Copyright 2006 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved. * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms. */package java.util;/** * @param <E> the type of elements maintained by this set * * @author Josh Bloch * @version 1.37, 05/10/06 * @see	  Collection * @see	  Set * @see	  HashSet * @see   Comparable * @see   Comparator * @see	  TreeMap * @since  1.2 */public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>  implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable{  /**   * NavigableMap对象   */  private transient NavigableMap<E,Object> m;  // TreeSet是通过TreeMap实现的,  // PRESENT是键-值对中的值。  private static final Object PRESENT = new Object();  /**   * 将TreeMap赋值给 "NavigableMap对象m"   */  TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {    this.m = m;  }  /**   * 不带参数的构造函数。创建一个空的TreeMap   */  public TreeSet() {	this(new TreeMap<E,Object>());  }  /**   * 带比较器的构造函数。   */  public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {	this(new TreeMap<E,Object>(comparator));  }  /**   * 创建TreeSet,并将集合c中的全部元素都添加到TreeSet中   */  public TreeSet(Collection<? extends E> c) {    this();    addAll(c);  }  /**   * 创建TreeSet,并将s中的全部元素都添加到TreeSet中   */  public TreeSet(SortedSet<E> s) {    this(s.comparator());	addAll(s);  }  /**   * 返回TreeSet的顺序排列的迭代器。   * 因为TreeSet是TreeMap实现的,所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器   */  public Iterator<E> iterator() {    return m.navigableKeySet().iterator();  }  /**   * 返回TreeSet的逆序排列的迭代器。   * 因为TreeSet是TreeMap实现的,所以这里实际上时返回TreeMap的“键集”对应的迭代器   */  public Iterator<E> descendingIterator() {	return m.descendingKeySet().iterator();  }  /**   * 返回NavigableSet<E>类型的TreeSet   */  public NavigableSet<E> descendingSet() {	return new TreeSet(m.descendingMap());  }  /**   * 返回大小   */  public int size() {	return m.size();  }  /**   * 是否为空   */  public boolean isEmpty() {	return m.isEmpty();  }  /**   * 是否包含o   */  public boolean contains(Object o) {	return m.containsKey(o);  }  /**   * 添加元素e   */  public boolean add(E e) {	return m.put(e, PRESENT)==null;  }  /**   * 删除元素o   */  public boolean remove(Object o) {	return m.remove(o)==PRESENT;  }  /**   * 清空集合   */  public void clear() {	m.clear();  }  /**   * 将集合c中的全部元素添加到TreeSet中   */  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {    // Use linear-time version if applicable    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<? super E> cc = (Comparator<? super E>) set.comparator();      Comparator<? super E> mc = map.comparator();      if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {        map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);        return true;      }    }    return super.addAll(c);  }  /**   * 返回子Set,实际上是通过TreeMap的subMap()实现的。   */  public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,                 E toElement,  boolean toInclusive) {	return new TreeSet<E>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,                    toElement,  toInclusive));  }  /**   * 返回Set的头部,范围是:从头部到toElement。   * inclusive是是否包含toElement的标志   */  public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {	return new TreeSet<E>(m.headMap(toElement, inclusive));  }  /**   * 返回Set的尾部,范围是:从fromElement到结尾。   * inclusive是是否包含fromElement的标志   */  public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {	return new TreeSet<E>(m.tailMap(fromElement, inclusive));  }  /**   * 返回子Set。范围是:从fromElement(包括)到toElement(不包括)。   */  public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {	return subSet(fromElement, true, toElement, false);  }  /**   * 返回Set的头部,范围是:从头部到toElement(不包括)。   */  public SortedSet<E> headSet(E toElement) {	return headSet(toElement, false);  }  /**   * 返回Set的尾部,范围是:从fromElement到结尾(不包括)。   */  public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {	return tailSet(fromElement, true);  }    // 返回Set的比较器  public Comparator<? super E> comparator() {    return m.comparator();  }  /**   * 返回Set的第一个元素   */  public E first() {    return m.firstKey();  }  /**   * 返回Set的最后一个元素   */  public E last() {    return m.lastKey();  }  // NavigableSet API methods  /**   * 返回Set中小于e的最大元素   */  public E lower(E e) {    return m.lowerKey(e);  }  /**   * 返回Set中小于/等于e的最大元素   */  public E floor(E e) {    return m.floorKey(e);  }  /**   * 返回Set中大于/等于e的最小元素   */  public E ceiling(E e) {    return m.ceilingKey(e);  }  /**   * 返回Set中大于e的最小元素   */  public E higher(E e) {    return m.higherKey(e);  }  /**   * 获取第一个元素,并将该元素从TreeMap中删除。   */  public E pollFirst() {    Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();    return (e == null)? null : e.getKey();  }  /**   * 获取最后一个元素,并将该元素从TreeMap中删除。   */  public E pollLast() {    Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();    return (e == null)? null : e.getKey();  }  /**   * 克隆一个TreeSet,并返回Object对象   */  public Object clone() {    TreeSet<E> clone = null;	try {	  clone = (TreeSet<E>) super.clone();	} catch (CloneNotSupportedException e) {	  throw new InternalError();	}    clone.m = new TreeMap<E,Object>(m);    return clone;  }  /**   * java.io.Serializable的写入函数   *   * 将TreeSet的“比较器、容量,所有的元素值”都写入到输出流中   */  private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)    throws java.io.IOException {	// Write out any hidden stuff	s.defaultWriteObject();    // 写入比较器    s.writeObject(m.comparator());    // 写入容量    s.writeInt(m.size());	// 写入“TreeSet中的每一个元素”	for (Iterator i=m.keySet().iterator(); i.hasNext(); )      s.writeObject(i.next());  }  /**   * java.io.Serializable的读取函数:根据写入方式读出   * 先将TreeSet的“比较器、容量、所有的元素值”依次读出   */  private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)    throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {	// Read in any hidden stuff	s.defaultReadObject();    // 从输入流中读取TreeSet的“比较器”    Comparator<? super E> c = (Comparator<? super E>) s.readObject();    // Create backing TreeMap	TreeMap<E,Object> tm;	if (c==null)	  tm = new TreeMap<E,Object>();	else	  tm = new TreeMap<E,Object>(c);	m = tm;    // 从输入流中读取TreeSet的“容量”    int size = s.readInt();    // 从输入流中读取TreeSet的“全部元素”    tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);  }  // TreeSet的序列版本号  private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;}

 

总结:

(01) TreeSet实际上是TreeMap实现的。当我们构造TreeSet时;若使用不带参数的构造函数,则TreeSet的使用自然比较器;若用户需要使用自定义的比较器,则需要使用带比较器的参数。
(02) TreeSet是非线程安全的。
(03) TreeSet实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时,依次写入“比较器、容量、全部元素”;当读出输入流时,再依次读取。