目录

1、认识 TreeMap 和 TreeSet

2、TreeMap 的主要成员变量

3、TreeMap 的主要构造方法

4、TreeMap 和 TreeSet 的元素必须可比较

5、TreeMap 和 TreeSet 关于 key 有序

6、TreeMap 和 TreeSet 的关系

7、总结

1、认识 TreeMap 和 TreeSet

TreeMap 和 TreeSet 是Java中利用搜索树实现的 Map 和 Set，它们的底层是红黑树，而红黑树是一棵近似平衡的二叉搜索树，关于红黑树相关知识后续讲解。本期主要是学会 TreeMap 和 TreeSet 的使用，以及知道他们的特点即可。

2、TreeMap 的主要成员变量

// 存储传入比较器的引用private final Comparator3、TreeMap 的主要构造方法 
public TreeMap() {comparator = null;}public TreeMap(Comparator comparator) {this.comparator = comparator;}public TreeMap(Map m) {comparator = null;putAll(m);}
  • 第一个构造方法，没什么意外的，你没传比较器嘛，自然就是 null。
  • 第二个是传了比较器的构造方法， 指定了比较器也很简单。
  • 第三个构造方法， 则是把你传递的 Map构造一个新的树映射，包含与给定映射相同的映射，并根据其 key 的自然顺序进行排序，这些 key，必须可相互比较！
4、TreeMap 和 TreeSet 的元素必须可比较
因为 TreeMap 和 TreeSet 实现了 SortedSet 接口，表示是一个需要实现排序功能的 Map 或 Set，那实现排序的前提，你放入的元素必须是可比较的，那么也就是说，当你往 TreeMap 里面放 key 的时候，这个 key 必须可比较，也就是重写了 compaerTo方法，你也可也直接传一个比较器也是可以的。
public class Test {public static void main(String[] args) {Map map = new TreeMap();System.out.println(map);}}
这个报错就是在说，Person 无法被转换成 Comparable，也就是在 TreeMap 底层实现中无法将 key 对象中的 compareTo 方法。
具体我们还是要去看 TreeMap 的无参构造方法以及 put 的源码：
public TreeMap() {comparator = null;}
对于 TreeMap 的无参构造方法，其实很简单，如果你没有传比较器进去，默认就是 null 的，接下来就得看一下 put 方法了。
源码中比较多，我们这里只截取一小部分，能明白为啥重写 compareTo 方法即可。
很明显，我们是第一次 put 元素，所以搜索树的根节点也就是 root 节点为 null，接着将我们 put 进去的 key 作为 compare 两个参数传递进去，接着去看 compare 的实现：
这里我们没有传比较器，所以刚开始的无参构造方法已经将 comparator 置 null了，很明显这里可以发现，如果我们传了比较器，就按照比较器的方式来比较，如果没有比较器，则会将 key 转换成 Comparable，这个尖括号中的类型，此时我们这里是转换成 Person，这也是泛型上界的相关知识，所以即最终调用了我们 key 对象中的 compareTo 方法，那如果我们没有实现 Comparable 这个接口，也没有重写 compareTo 方法自然会抛异常。
当然后续 put 元素也是按照上面的方法来比较的，有比较器，使用比较器来比较，无比较器，调用对象中的 compareTo 进行比较。
5、TreeMap 和 TreeSet 关于 key 有序
我们前面讲到过， TreeMap 和 TreeSet 的底层其实是搜索树，而且是红黑树，那么中序遍历搜索树是有序的，也即按照 key 提供的比较方式，或者你自己提供的比较器，关于 key 是有序的。
class Person implements Comparable {private String name;private int age;public Person(String name, int age) {this.name = name;this.age = age;}@Overridepublic String toString() {return "Person{" +"name='" + name + '\'' +", age=" + age +'}';}@Overridepublic int compareTo(Person o) {return this.age - o.age;}}public class Test {public static void main(String[] args) {TreeMap map = new TreeMap();map.put(new Person("张三", 12), 1);map.put(new Person("李四", 21), 2);map.put(new Person("王五", 16), 3);Set<Map.Entry> entrySet = map.entrySet();for (Map.Entry personIntegerEntry : entrySet) {System.out.println(personIntegerEntry);}}}
由于 Map 没有继承于Iterable 接口，所以不能采用 for-each 遍历，只能返回 Key-value 的映射关系放入 Set 中进行遍历。
上述代码是按照 Person 中的年龄进行比较的，所以如果最终打印出来的结果是 12 21 16 这样的年龄排序的顺序话，也足以说明，在 TreeMap 和 TreeSet 中是关于 key 有序的，打印结果：
看到这，可能有的小伙伴说，确实是关于 key 有序，但是怎么保证底层是一棵搜索树呢？其实也很简单验证，搜索树前几期也讲过，如果是按照我们 Person 类比较的方式的话，那么根节点的左边都小于它，根节点的右边都大于它，这里我们通过调试看看 map 中存储的结构就ok了：
这里我们通过调试的方式进入到源码中，输入我们想观察的变量，于是可以看到，确实是一棵搜索树，而且不是简单的二叉搜索树，是一棵红黑树。
为什么是这里就能看出来是红黑树呢，因为如果是按照我们前面讲二叉搜索树的逻辑，根节点一定是第一次插入的 “张三，12”，而这里跟节点为什么是 “王五，16”，因为当插入 “王五” 的时候，搜索树的左右子树高度不平衡了，红黑树进行了旋转调整，至于更多底层实现细节，目前我们可以不用关心，由此也可能看出来并不是一棵简单的二叉搜索树。
6、TreeMap 和 TreeSet 的关系
上期其实也提到过，Set 的底层其实就是 Map，而 TreeSet 也是一样，底层仍然是 TreeMap，拿什么证明呢？其实我们来看 Set 的构造方法就可以了：
 
TreeSet(NavigableMap m) {this.m = m;}public TreeSet() {this(new TreeMap());}public TreeSet(Comparator7、总结
TreeMap 和 TreeSet 底层都是红黑树，插入删除查找的时间复杂度为 O(logN)，数据关于 key 是有序的，key 必须要能够比较，不然会抛出 ClassCastException 异常，主要运用于需要 key 有序的场景下，TreeMap 和 TreeSet 是线程不安全的。
下期预告：【Java 数据结构】HashMap和HashSet