java集合系列——Map之TreeMap介绍（九）

大家好，又见面了，我是全栈君。

一.TreeMap的简介
TreeMap是一个有序的key-value集合，基于红黑树（Red-Black tree）的 NavigableMap实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator进行排序，具体取决于使用的构造方法。

下面简单介绍一下 红黑树：
1. 根节点是黑色
2. 每个节点都只能是红色或者黑色
3. 每个叶节点（NIL节点，空节点）是黑色的。
4. 如果一个节点是红色的，则它两个子节点都是黑色的，也就是说在一条路径上不能出现两个红色的节点。
5. 从任一节点到其每个叶子的所有路径都包含相同数目的黑色节点。

二.TreeMap的继承关系

类 TreeMap<K,V>

java.lang.Object
  继承者 java.util.AbstractMap<K,V>
      继承者 java.util.TreeMap<K,V>
类型参数：
K - 此映射维护的键的类型
V - 映射值的类型

继承AbstactMap类，则TreeMap是一个Map，具体key-value特性的集合！

实现了Navigable接口，意味着它支持一系列的导航方法，如有序的key返回。

实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。

实现了Serializable接口，意味着它支持序列化。

三.TreeMap的API
Tree API

1：构造方法

TreeMap() 
          使用键的自然顺序构造一个新的、空的树映射。
TreeMap(Comparator<? super K> comparator) 
          构造一个新的、空的树映射，该映射根据给定比较器进行排序。
TreeMap(Map<? extends K,? extends V> m) 
          构造一个与给定映射具有相同映射关系的新的树映射，该映射根据其键的自然顺序 进行排序。
TreeMap(SortedMap<K,? extends V> m) 
          构造一个与指定有序映射具有相同映射关系和相同排序顺序的新的树映射。

2：方法

 Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) 
          返回一个键-值映射关系，它与大于等于给定键的最小键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
 K  ceilingKey(K key) 
          返回大于等于给定键的最小键；如果不存在这样的键，则返回 null。
 void   clear() 
          从此映射中移除所有映射关系。
 Object clone() 
          返回此 TreeMap 实例的浅表副本。
 Comparator<? super K>  comparator() 
          返回对此映射中的键进行排序的比较器；如果此映射使用键的自然顺序，则返回 null。
 boolean    containsKey(Object key) 
          如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true。
 boolean    containsValue(Object value) 
          如果此映射为指定值映射一个或多个键，则返回 true。
 NavigableSet<K>    descendingKeySet() 
          返回此映射中所包含键的逆序 NavigableSet 视图。
 NavigableMap<K,V>  descendingMap() 
          返回此映射中所包含映射关系的逆序视图。
 Set<Map.Entry<K,V>>    entrySet() 
          返回此映射中包含的映射关系的 Set 视图。
 Map.Entry<K,V> firstEntry() 
          返回一个与此映射中的最小键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
 K  firstKey() 
          返回此映射中当前第一个（最低）键。
 Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) 
          返回一个键-值映射关系，它与小于等于给定键的最大键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
 K  floorKey(K key) 
          返回小于等于给定键的最大键；如果不存在这样的键，则返回 null。
 V  get(Object key) 
          返回指定键所映射的值，如果对于该键而言，此映射不包含任何映射关系，则返回 null。
 SortedMap<K,V> headMap(K toKey) 
          返回此映射的部分视图，其键值严格小于 toKey。
 NavigableMap<K,V>  headMap(K toKey, boolean inclusive) 
          返回此映射的部分视图，其键小于（或等于，如果 inclusive 为 true）toKey。
 Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) 
          返回一个键-值映射关系，它与严格大于给定键的最小键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
 K  higherKey(K key) 
          返回严格大于给定键的最小键；如果不存在这样的键，则返回 null。
 Set<K> keySet() 
          返回此映射包含的键的 Set 视图。
 Map.Entry<K,V> lastEntry() 
          返回与此映射中的最大键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
 K  lastKey() 
          返回映射中当前最后一个（最高）键。
 Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) 
          返回一个键-值映射关系，它与严格小于给定键的最大键关联；如果不存在这样的键，则返回 null。
 K  lowerKey(K key) 
          返回严格小于给定键的最大键；如果不存在这样的键，则返回 null。
 NavigableSet<K>    navigableKeySet() 
          返回此映射中所包含键的 NavigableSet 视图。
 Map.Entry<K,V> pollFirstEntry() 
          移除并返回与此映射中的最小键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
 Map.Entry<K,V> pollLastEntry() 
          移除并返回与此映射中的最大键关联的键-值映射关系；如果映射为空，则返回 null。
 V  put(K key, V value) 
          将指定值与此映射中的指定键进行关联。
 void   putAll(Map<? extends K,? extends V> map) 
          将指定映射中的所有映射关系复制到此映射中。
 V  remove(Object key) 
          如果此 TreeMap 中存在该键的映射关系，则将其删除。
 int    size() 
          返回此映射中的键-值映射关系数。
 NavigableMap<K,V>  subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey, boolean toInclusive) 
          返回此映射的部分视图，其键的范围从 fromKey 到 toKey。
 SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) 
          返回此映射的部分视图，其键值的范围从 fromKey（包括）到 toKey（不包括）。
 SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) 
          返回此映射的部分视图，其键大于等于 fromKey。
 NavigableMap<K,V>  tailMap(K fromKey, boolean inclusive) 
          返回此映射的部分视图，其键大于（或等于，如果 inclusive 为 true）fromKey。
 Collection<V>  values() 
          返回此映射包含的值的 Collection 视图。

四.源码

源码和16基本相同，这里不做分析，可以查看参考文章。里面有详细的介绍！

五.总结

1、TreeMap是根据key进行排序的，它的排序和定位需要依赖比较器或覆写Comparable接口，也因此不需要key覆写hashCode方法和equals方法，就可以排除掉重复的key，而HashMap的key则需要通过覆写hashCode方法和equals方法来确保没有重复的key。

2、TreeMap的查询、插入、删除效率均没有HashMap高，一般只有要对key排序时才使用TreeMap。

3、TreeMap的key不能为null，而HashMap的key可以为null。

4、TreeMap不是同步的。如果多个线程同时访问一个映射，并且其中至少一个线程从结构上修改了该映射，则其必须 外部同步。

SortedMap m = Collections.synchronizedSortedMap(new TreeMap(...));

参考文章：
1：【数据结构与算法】二叉排序树C实现（含完整源码）
2：红黑树(一)之 原理和算法详细介绍
3： TreeMap源码剖析

4：TreeMap详细介绍(源码解析)和使用示例

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