Java 集合系列12之 TreeMap详细介绍(源码解析)和使用示例
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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Java 集合系列12之 TreeMap详细介绍(源码解析)和使用示例相关的知识，希望对你有一定的参考价值。
概要
这一章，我们对TreeMap进行学习。
我们先对TreeMap有个整体认识，然后再学习它的源码，最后再通过实例来学会使用TreeMap。内容包括：
第1部分 TreeMap介绍
第2部分 TreeMap数据结构
第3部分 TreeMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 TreeMap遍历方式
第5部分 TreeMap示例
转载：http://www.cnblogs.com/skywang12345/admin/EditPosts.aspx?postid=3310928
第1部分 TreeMap介绍
TreeMap 简介
TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的。
TreeMap 继承于AbstractMap，所以它是一个Map，即一个key-value集合。
TreeMap 实现了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）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。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的时间复杂度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。
TreeMap的构造函数
// 默认构造函数。使用该构造函数，TreeMap中的元素按照自然排序进行排列。
TreeMap()
// 创建的TreeMap包含Map
TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> copyFrom)
// 指定Tree的比较器
TreeMap(Comparator<? super K> comparator)
// 创建的TreeSet包含copyFrom
TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> copyFrom)
TreeMap的API
Entry<K, V> ceilingEntry(K key)
K ceilingKey(K key)
void clear()
Object clone()
Comparator<? super K> comparator()
boolean containsKey(Object key)
NavigableSet<K> descendingKeySet()
NavigableMap<K, V> descendingMap()
Set<Entry<K, V>> entrySet()
Entry<K, V> firstEntry()
K firstKey()
Entry<K, V> floorEntry(K key)
K floorKey(K key)
V get(Object key)
NavigableMap<K, V> headMap(K to, boolean inclusive)
SortedMap<K, V> headMap(K toExclusive)
Entry<K, V> higherEntry(K key)
K higherKey(K key)
boolean isEmpty()
Set<K> keySet()
Entry<K, V> lastEntry()
K lastKey()
Entry<K, V> lowerEntry(K key)
K lowerKey(K key)
NavigableSet<K> navigableKeySet()
Entry<K, V> pollFirstEntry()
Entry<K, V> pollLastEntry()
V put(K key, V value)
V remove(Object key)
int size()
SortedMap<K, V> subMap(K fromInclusive, K toExclusive)
NavigableMap<K, V> subMap(K from, boolean fromInclusive, K to, boolean toInclusive)
NavigableMap<K, V> tailMap(K from, boolean inclusive)
SortedMap<K, V> tailMap(K fromInclusive)
第2部分 TreeMap数据结构
TreeMap的继承关系
java.lang.Object
? java.util.AbstractMap<K, V>
? java.util.TreeMap<K, V>
public class TreeMap<K,V>
extends AbstractMap<K,V>
implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {}
TreeMap与Map关系如下图：
从图中可以看出：
(01) TreeMap实现继承于AbstractMap，并且实现了NavigableMap接口。
(02) TreeMap的本质是R-B Tree(红黑树)，它包含几个重要的成员变量： root, size, comparator。
root
是红黑数的根节点。它是Entry类型，Entry是红黑数的节点，它包含了红黑数的6个基本组成成分：key(键)、value(值)、left(左孩
子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)。Entry节点根据key进行排序，Entry节点包含的内容为value。
红黑数排序时，根据Entry中的key进行排序；Entry中的key比较大小是根据比较器comparator来进行判断的。
size是红黑数中节点的个数。
关于红黑数的具体算法，请参考"红黑树(一) 原理和算法详细介绍"。
第3部分 TreeMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)
为了更了解TreeMap的原理，下面对TreeMap源码代码作出分析。我们先给出源码内容，后面再对源码进行详细说明，当然，源码内容中也包含了详细的代码注释。读者阅读的时候，建议先看后面的说明，先建立一个整体印象；之后再阅读源码。
1 package java.util;
2
3 public class TreeMap<K,V>
4 extends AbstractMap<K,V>
5 implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
6 {
7
8 // 比较器。用来给TreeMap排序
9 private final Comparator<? super K> comparator;
10
11 // TreeMap是红黑树实现的，root是红黑书的根节点
12 private transient Entry<K,V> root = null;
13
14 // 红黑树的节点总数
15 private transient int size = 0;
16
17 // 记录红黑树的修改次数
18 private transient int modCount = 0;
19
20 // 默认构造函数
21 public TreeMap() {
22 comparator = null;
23 }
24
25 // 带比较器的构造函数
26 public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
27 this.comparator = comparator;
28 }
29
30 // 带Map的构造函数，Map会成为TreeMap的子集
31 public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
32 comparator = null;
33 putAll(m);
34 }
35
36 // 带SortedMap的构造函数，SortedMap会成为TreeMap的子集
37 public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
38 comparator = m.comparator();
39 try {
40 buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
41 } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
42 } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
43 }
44 }
45
46 public int size() {
47 return size;
48 }
49
50 // 返回TreeMap中是否保护“键(key)”
51 public boolean containsKey(Object key) {
52 return getEntry(key) != null;
53 }
54
55 // 返回TreeMap中是否保护"值(value)"
56 public boolean containsValue(Object value) {
57 // getFirstEntry() 是返回红黑树的第一个节点
58 // successor(e) 是获取节点e的后继节点
59 for (Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e))
60 if (valEquals(value, e.value))
61 return true;
62 return false;
63 }
64
65 // 获取“键(key)”对应的“值(value)”
66 public V get(Object key) {
67 // 获取“键”为key的节点(p)
68 Entry<K,V> p = getEntry(key);
69 // 若节点(p)为null，返回null；否则，返回节点对应的值
70 return (p==null ? null : p.value);
71 }
72
73 public Comparator<? super K> comparator() {
74 return comparator;
75 }
76
77 // 获取第一个节点对应的key
78 public K firstKey() {
79 return key(getFirstEntry());
80 }
81
82 // 获取最后一个节点对应的key
83 public K lastKey() {
84 return key(getLastEntry());
85 }
86
87 // 将map中的全部节点添加到TreeMap中
88 public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {
89 // 获取map的大小
90 int mapSize = map.size();
91 // 如果TreeMap的大小是0,且map的大小不是0,且map是已排序的“key-value对”
92 if (size==0 && mapSize!=0 && map instanceof SortedMap) {
93 Comparator c = ((SortedMap)map).comparator();
94 // 如果TreeMap和map的比较器相等；
95 // 则将map的元素全部拷贝到TreeMap中，然后返回！
96 if (c == comparator || (c != null && c.equals(comparator))) {
97 ++modCount;
98 try {
99 buildFromSorted(mapSize, map.entrySet().iterator(),
100 null, null);
101 } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
102 } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
103 }
104 return;
105 }
106 }
107 // 调用AbstractMap中的putAll();
108 // AbstractMap中的putAll()又会调用到TreeMap的put()
109 super.putAll(map);
110 }
111
112 // 获取TreeMap中“键”为key的节点
113 final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
114 // 若“比较器”为null，则通过getEntryUsingComparator()获取“键”为key的节点
115 if (comparator != null)
116 return getEntryUsingComparator(key);
117 if (key == null)
118 throw new NullPointerException();
119 Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
120 // 将p设为根节点
121 Entry<K,V> p = root;
122 while (p != null) {
123 int cmp = k.compareTo(p.key);
124 // 若“p的key” < key，则p=“p的左孩子”
125 if (cmp < 0)
126 p = p.left;
127 // 若“p的key” > key，则p=“p的左孩子”
128 else if (cmp > 0)
129 p = p.right;
130 // 若“p的key” = key，则返回节点p
131 else
132 return p;
133 }
134 return null;
135 }
136
137 // 获取TreeMap中“键”为key的节点(对应TreeMap的比较器不是null的情况)
138 final Entry<K,V> getEntryUsingComparator(Object key) {
139 K k = (K) key;
140 Comparator<? super K> cpr = comparator;
141 if (cpr != null) {
142 // 将p设为根节点
143 Entry<K,V> p = root;
144 while (p != null) {
145 int cmp = cpr.compare(k, p.key);
146 // 若“p的key” < key，则p=“p的左孩子”
147 if (cmp < 0)
148 p = p.left;
149 // 若“p的key” > key，则p=“p的左孩子”
150 else if (cmp > 0)
151 p = p.right;
152 // 若“p的key” = key，则返回节点p
153 else
154 return p;
155 }
156 }
157 return null;
158 }
159
160 // 获取TreeMap中不小于key的最小的节点；
161 // 若不存在(即TreeMap中所有节点的键都比key大)，就返回null
162 final Entry<K,V> getCeilingEntry(K key) {
163 Entry<K,V> p = root;
164 while (p != null) {
165 int cmp = compare(key, p.key);
166 // 情况一：若“p的key” > key。
167 // 若 p 存在左孩子，则设 p=“p的左孩子”；
168 // 否则，返回p
169 if (cmp < 0) {
170 if (p.left != null)
171 p = p.left;
172 else
173 return p;
174 // 情况二：若“p的key” < key。
175 } else if (cmp > 0) {
176 // 若 p 存在右孩子，则设 p=“p的右孩子”
177 if (p.right != null) {
178 p = p.right;
179 } else {
180 // 若 p 不存在右孩子，则找出 p 的后继节点，并返回
181 // 注意：这里返回的 “p的后继节点”有2种可能性：第一，null；第二，TreeMap中大于key的最小的节点。
182 // 理解这一点的核心是，getCeilingEntry是从root开始遍历的。
183 // 若getCeilingEntry能走到这一步，那么，它之前“已经遍历过的节点的key”都 > key。
184 // 能理解上面所说的，那么就很容易明白，为什么“p的后继节点”又2种可能性了。
185 Entry<K,V> parent = p.parent;
186 Entry<K,V> ch = p;
187 while (parent != null && ch == parent.right) {
188 ch = parent;
189 parent = parent.parent;
190 }
191 return parent;
192 }
193 // 情况三：若“p的key” = key。
194 } else
195 return p;
196 }
197 return null;
198 }
199
200 // 获取TreeMap中不大于key的最大的节点；
201 // 若不存在(即TreeMap中所有节点的键都比key小)，就返回null
202 // getFloorEntry的原理和getCeilingEntry类似，这里不再多说。
203 final Entry<K,V> getFloorEntry(K key) {
204 Entry<K,V> p = root;
205 while (p != null) {
206 int cmp = compare(key, p.key);
207 if (cmp > 0) {
208 if (p.right != null)
209 p = p.right;
210 else
211 return p;
212 } else if (cmp < 0) {
213 if (p.left != null) {
214 p = p.left;
215 } else {
216 Entry<K,V> parent = p.parent;
217 Entry<K,V> ch = p;
218 while (parent != null && ch == parent.left) {
219 ch = parent;
220 parent = parent.parent;
221 }
222 return parent;
223 }
224 } else
225 return p;
226
227 }
228 return null;
229 }
230
231 // 获取TreeMap中大于key的最小的节点。
232 // 若不存在，就返回null。
233 // 请参照getCeilingEntry来对getHigherEntry进行理解。
234 final Entry<K,V> getHigherEntry(K key) {
235 Entry<K,V> p = root;
236 while (p != null) {
237 int cmp = compare(key, p.key);
238 if (cmp < 0) {
239 if (p.left != null)
240 p = p.left;
241 else
242 return p;
243 } else {
244 if (p.right != null) {
245 p = p.right;
246 } else {
247 Entry<K,V> parent = p.parent;
248 Entry<K,V> ch = p;
249 while (parent != null && ch == parent.right) {
250 ch = parent;
251 parent = parent.parent;
252 }
253 return parent;
254 }
255 }
256 }
257 return null;
258 }
259
260 // 获取TreeMap中小于key的最大的节点。
261 // 若不存在，就返回null。
262 // 请参照getCeilingEntry来对getLowerEntry进行理解。
263 final Entry<K,V> getLowerEntry(K key) {
264 Entry<K,V> p = root;
265 while (p != null) {
266 int cmp = compare(key, p.key);
267 if (cmp > 0) {
268 if (p.right != null)
269 p = p.right;
270 else
271 return p;
272 } else {
273 if (p.left != null) {
274 p = p.left;
275 } else {
276 Entry<K,V> parent = p.parent;
277 Entry<K,V> ch = p;
278 while (parent != null && ch == parent.left) {
279 ch = parent;
280 parent = parent.parent;
281 }
282 return parent;
283 }
284 }
285 }
286 return null;
287 }
288
289 // 将“key, value”添加到TreeMap中
290 // 理解TreeMap的前提是掌握“红黑树”。
291 // 若理解“红黑树中添加节点”的算法，则很容易理解put。
292 public V put(K key, V value) {
293 Entry<K,V> t = root;
294 // 若红黑树为空，则插入根节点
295 if (t == null) {
296 // TBD:
297 // 5045147: (coll) Adding null to an empty TreeSet should
298 // throw NullPointerException
299 //
300 // compare(key, key); // type check
301 root = new Entry<K,V>(key, value, null);
302 size = 1;
303 modCount++;
304 return null;
305 }
306 int cmp;
307 Entry<K,V> parent;
308 // split comparator and comparable paths
309 Comparator<? super K> cpr = comparator;
310 // 在二叉树(红黑树是特殊的二叉树)中，找到(key, value)的插入位置。
311 // 红黑树是以key来进行排序的，所以这里以key来进行查找。
312 if (cpr != null) {
313 do {
314 parent = t;
315 cmp = cpr.compare(key, t.key);
316 if (cmp < 0)
317 t = t.left;
318 else if (cmp > 0)
319 t = t.right;
320 else
321 return t.setValue(value);
322 } while (t != null);
323 }
324 else {
325 if (key == null)
326 throw new NullPointerException();
327 Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
328 do {
329 parent = t;
330 cmp = k.compareTo(t.key);
331 if (cmp < 0)
332 t = t.left;
333 else if (cmp > 0)
334 t = t.right;
335 else
336 return t.setValue(value);
337 } while (t != null);
338 }
339 // 新建红黑树的节点(e)
340 Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(key, value, parent);
341 if (cmp < 0)
342 parent.left = e;
343 else
344 parent.right = e;
345 // 红黑树插入节点后，不再是一颗红黑树；
346 // 这里通过fixAfterInsertion的处理，来恢复红黑树的特性。
347 fixAfterInsertion(e);
348 size++;
349 modCount++;
350 return null;
351 }
352
353 // 删除TreeMap中的键为key的节点，并返回节点的值
354 public V remove(Object key) {
355 // 找到键为key的节点
356 Entry<K,V> p = getEntry(key);
357 if (p == null)
358 return null;
359
360 // 保存节点的值
361 V oldValue = p.value;
362 // 删除节点
363 deleteEntry(p);
364 return oldValue;
365 }
366
367 // 清空红黑树
368 public void clear() {
369 modCount++;
370 size = 0;
371 root = null;
372 }
373
374 // 克隆一个TreeMap，并返回Object对象
375 public Object clone() {
376 TreeMap<K,V> clone = null;
377 try {
378 clone = (TreeMap<K,V>) super.clone();
379 } catch (CloneNotSupportedException e) {
380 throw new InternalError();
381 }
382
383 // Put clone into "virgin" state (except for comparator)
384 clone.root = null;
385 clone.size = 0;
386 clone.modCount = 0;
387 clone.entrySet = null;
388 clone.navigableKeySet = null;
389 clone.descendingMap = null;
390
391 // Initialize clone with our mappings
392 try {
393 clone.buildFromSorted(size, entrySet().iterator(), null, null);
394 } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
395 } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
396 }
397
398 return clone;
399 }
400
401 // 获取第一个节点(对外接口)。
402 public Map.Entry<K,V> firstEntry() {
403 return exportEntry(getFirstEntry());
404 }
405
406 // 获取最后一个节点(对外接口)。
407 public Map.Entry<K,V> lastEntry() {
408 return exportEntry(getLastEntry());
409 }
410
411 // 获取第一个节点，并将改节点从TreeMap中删除。
412 public Map.Entry<K,V> pollFirstEntry() {
413 // 获取第一个节点
414 Entry<K,V> p = getFirstEntry();
415 Map.Entry<K,V> result = exportEntry(p);
416 // 删除第一个节点
417 if (p != null)
418 deleteEntry(p);
419 return result;
420 }
421
422 // 获取最后一个节点，并将改节点从TreeMap中删除。
423 public Map.Entry<K,V> pollLastEntry() {
424 // 获取最后一个节点
425 Entry<K,V> p = getLastEntry();
426 Map.Entry<K,V> result = exportEntry(p);
427 // 删除最后一个节点
428 if (p != null)
429 deleteEntry(p);
430 return result;
431 }
432
433 // 返回小于key的最大的键值对，没有的话返回null
434 public Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) {
435 return exportEntry(getLowerEntry(key));
436 }
437
438 // 返回小于key的最大的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
439 public K lowerKey(K key) {
440 return keyOrNull(getLowerEntry(key));
441 }
442
443 // 返回不大于key的最大的键值对，没有的话返回null
444 public Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) {
445 return exportEntry(getFloorEntry(key));
446 }
447
448 // 返回不大于key的最大的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
449 public K floorKey(K key) {
450 return keyOrNull(getFloorEntry(key));
451 }
452
453 // 返回不小于key的最小的键值对，没有的话返回null
454 public Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {
455 return exportEntry(getCeilingEntry(key));
456 }
457
458 // 返回不小于key的最小的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
459 public K ceilingKey(K key) {
460 return keyOrNull(getCeilingEntry(key));
461 }
462
463 // 返回大于key的最小的键值对，没有的话返回null
464 public Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {
465 return exportEntry(getHigherEntry(key));
466 }
467
468 // 返回大于key的最小的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
469 public K higherKey(K key) {
470 return keyOrNull(getHigherEntry(key));
471 }
472
473 // TreeMap的红黑树节点对应的集合
474 private transient EntrySet entrySet = null;
475 // KeySet为KeySet导航类
476 private transient KeySet<K> navigableKeySet = null;
477 // descendingMap为键值对的倒序“映射”
478 private transient NavigableMap<K,V> descendingMap = null;
479
480 // 返回TreeMap的“键的集合”
481 public Set<K> keySet() {
482 return navigableKeySet();
483 }
484
485 // 获取“可导航”的Key的集合
486 // 实际上是返回KeySet类的对象。
487 public NavigableSet<K> navigableKeySet() {
488 KeySet<K> nks = navigableKeySet;
489 return (nks != null) ? nks : (navigableKeySet = new KeySet(this));
490 }
491
492 // 返回“TreeMap的值对应的集合”
493 public Collection<V> values() {
494 Collection<V> vs = values;
495 return (vs != null) ? vs : (values = new Values());
496 }
497
498 // 获取TreeMap的Entry的集合，实际上是返回EntrySet类的对象。
499 public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
500 EntrySet es = entrySet;
501 return (es != null) ? es : (entrySet = new EntrySet());
502 }
503
504 // 获取TreeMap的降序Map
505 // 实际上是返回DescendingSubMap类的对象
506 public NavigableMap<K, V> descendingMap() {
507 NavigableMap<K, V> km = descendingMap;
508 return (km != null) ? km :
509 (descendingMap = new DescendingSubMap(this,
510 true, null, true,
511 true, null, true));
512 }
513
514 // 获取TreeMap的子Map
515 // 范围是从fromKey 到 toKey；fromInclusive是是否包含fromKey的标记，toInclusive是是否包含toKey的标记
516 public NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive,
517 K toKey, boolean toInclusive) {
518 return new AscendingSubMap(this,
519 false, fromKey, fromInclusive,
520 false, toKey, toInclusive);
521 }
522
523 // 获取“Map的头部”
524 // 范围从第一个节点 到 toKey, inclusive是是否包含toKey的标记
525 public NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive) {
526 return new AscendingSubMap(this,
527 true, null, true,
528 false, toKey, inclusive);
529 }
530
531 // 获取“Map的尾部”。
532 // 范围是从 fromKey 到 最后一个节点，inclusive是是否包含fromKey的标记
533 public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive) {
534 return new AscendingSubMap(this,
535 false, fromKey, inclusive,
536 true, null, true);
537 }
538
539 // 获取“子Map”。
540 // 范围是从fromKey(包括) 到 toKey(不包括)
541 public SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) {
542 return subMap(fromKey, true, toKey, false);
543 }
544
545 // 获取“Map的头部”。
546 // 范围从第一个节点 到 toKey(不包括)
547 public SortedMap<K,V> headMap(K toKey) {
548 return headMap(toKey, false);
549 }
550
551 // 获取“Map的尾部”。
552 // 范围是从 fromKey(包括) 到 最后一个节点
553 public SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) {
554 return tailMap(fromKey, true);
555 }
556
557 // ”TreeMap的值的集合“对应的类，它集成于AbstractCollection
558 class Values extends AbstractCollection<V> {
559 // 返回迭代器
560 public Iterator<V> iterator() {
561 return new ValueIterator(getFirstEntry());
562 }
563
564 // 返回个数
565 public int size() {
566 return TreeMap.this.size();
567 }
568
569 // "TreeMap的值的集合"中是否包含"对象o"
570 public boolean contains(Object o) {
571 return TreeMap.this.containsValue(o);
572 }
573
574 // 删除"TreeMap的值的集合"中的"对象o"
575 public boolean remove(Object o) {
576 for (Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e)) {
577 if (valEquals(e.getValue(), o)) {
578 deleteEntry(e);
579 return true;
580 }
581 }
582 return false;
583 }
584
585 // 清空删除"TreeMap的值的集合"
586 public void clear() {
587 TreeMap.this.clear();
588 }
589 }
590
591 // EntrySet是“TreeMap的所有键值对组成的集合”，
592 // EntrySet集合的单位是单个“键值对”。
593 class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
594 public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
595 return new EntryIterator(getFirstEntry());
596 }
597
598 // EntrySet中是否包含“键值对Object”
599 public boolean contains(Object o) {
600 if (!(o instanceof Map.Entry))
601 return false;
602 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
603 V value = entry.getValue();
604 Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
605 return p != null && valEquals(p.getValue(), value);
606 }
607
608 // 删除EntrySet中的“键值对Object”
609 public boolean remove(Object o) {
610 if (!(o instanceof Map.Entry))
611 return false;
612 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
613 V value = entry.getValue();
614 Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
615 if (p != null && valEquals(p.getValue(), value)) {
616 deleteEntry(p);
617 return true;
618 }
619 return false;
620 }
621
622 // 返回EntrySet中元素个数
623 public int size() {
624 return TreeMap.this.size();
625 }
626
627 // 清空EntrySet
628 public void clear() {
629 TreeMap.this.clear();
630 }
631 }
632
633 // 返回“TreeMap的KEY组成的迭代器(顺序)”
634 Iterator<K> keyIterator() {
635 return new KeyIterator(getFirstEntry());
636 }
637
638 // 返回“TreeMap的KEY组成的迭代器(逆序)”
639 Iterator<K> descendingKeyIterator() {
640 return new DescendingKeyIterator(getLastEntry());
641 }
642
643 // KeySet是“TreeMap中所有的KEY组成的集合”
644 // KeySet继承于AbstractSet，而且实现了NavigableSet接口。
645 static final class KeySet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E> {
646 // NavigableMap成员，KeySet是通过NavigableMap实现的
647 private final NavigableMap<E, Object> m;
648 KeySet(NavigableMap<E,Object> map) { m = map; }
649
650 // 升序迭代器
651 public Iterator<E> iterator() {
652 // 若是TreeMap对象，则调用TreeMap的迭代器keyIterator()
653 // 否则，调用TreeMap子类NavigableSubMap的迭代器keyIterator()
654 if (m instanceof TreeMap)
655 return ((TreeMap<E,Object>)m).keyIterator();
656 else
657 return (Iterator<E>)(((TreeMap.NavigableSubMap)m).keyIterator());
658 }
659
660 // 降序迭代器
661 public Iterator<E> descendingIterator() {
662 // 若是TreeMap对象，则调用TreeMap的迭代器descendingKeyIterator()
663 // 否则，调用TreeMap子类NavigableSubMap的迭代器descendingKeyIterator()
664 if (m instanceof TreeMap)
665 return ((TreeMap<E,Object>)m).descendingKeyIterator();
666 else
667 return (Iterator<E>)(((TreeMap.NavigableSubMap)m).descendingKeyIterator());
668 }
669
670 public int size() { return m.size(); }
671 public boolean isEmpty() { return m.isEmpty(); }
672 public boolean contains(Object o) { return m.containsKey(o); }
673 public void clear() { m.clear(); }
674 public E lower(E e) { return m.lowerKey(e); }
675 public E floor(E e) { return m.floorKey(e); }
676 public E ceiling(E e) { return m.ceilingKey(e); }
677 public E higher(E e) { return m.higherKey(e); }
678 public E first() { return m.firstKey(); }
679 public E last() { return m.lastKey(); }
680 public Comparator<? super E> comparator() { return m.comparator(); }
681 public E pollFirst() {
682 Map.Entry<E,Object> e = m.pollFirstEntry();
683 return e == null? null : e.getKey();
684 }
685 public E pollLast() {
686 Map.Entry<E,Object> e = m.pollLastEntry();
687 return e == null? null : e.getKey();
688 }
689 public boolean remove(Object o) {
690 int oldSize = size();
691 m.remove(o);
692 return size() != oldSize;
693 }
694 public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
695 E toElement, boolean toInclusive) {
696 return new TreeSet<E>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
697 toElement, toInclusive));
698 }
699 public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
700 return new TreeSet<E>(m.headMap(toElement, inclusive));
701 }
702 public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
703 return new TreeSet<E>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
704 }
705 public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
706 return subSet(fromElement, true, toElement, false);
707 }
708 public SortedSet<E> headSet(E toElement) {
709 return headSet(toElement, false);
710 }
711 public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {
712 return tailSet(fromElement, true);
713 }
714 public NavigableSet<E> descendingSet() {
715 return new TreeSet(m.descendingMap());
716 }
717 }
718
719 // 它是TreeMap中的一个抽象迭代器，实现了一些通用的接口。
720 abstract class PrivateEntryIterator<T> implements Iterator<T> {
721 // 下一个元素
722 Entry<K,V> next;
723 // 上一次返回元素
724 Entry<K,V> lastReturned;
725 // 期望的修改次数，用于实现fast-fail机制
726 int expectedModCount;
727
728 PrivateEntryIterator(Entry<K,V> first) {
729 expectedModCount = modCount;
730 lastReturned = null;
731 next = first;
732 }
733
734 public final boolean hasNext() {
735 return next != null;
736 }
737
738 // 获取下一个节点
739 final Entry<K,V> nextEntry() {
740 Entry<K,V> e = next;
741 if (e == null)
742 throw new NoSuchElementException();
743 if (modCount != expectedModCount)
744 throw new ConcurrentModificationException();
745 next = successor(e);
746 lastReturned = e;
747 return e;
748 }
749
750 // 获取上一个节点
751 final Entry<K,V> prevEntry() {
752 Entry<K,V> e = next;
753 if (e == null)
754 throw new NoSuchElementException();
755 if (modCount != expectedModCount)
756 throw new ConcurrentModificationException();
757 next = predecessor(e);
758 lastReturned = e;
759 return e;
760 }
761
762 // 删除当前节点
763 public void remove() {
764 if (lastReturned == null)
765 throw new IllegalStateException();
766 if (modCount != expectedModCount)
767 throw new ConcurrentModificationException();
768 // 这里重点强调一下“为什么当lastReturned的左右孩子都不为空时，要将其赋值给next”。
769 // 目的是为了“删除lastReturned节点之后，next节点指向的仍然是下一个节点”。
770 // 根据“红黑树”的特性可知：
771 // 当被删除节点有两个儿子时。那么，首先把“它的后继节点的内容”复制给“该节点的内容”；之后，删除“它的后继节点”。
772 // 这意味着“当被删除节点有两个儿子时，删除当前节点之后，‘新的当前节点‘实际上是‘原有的后继节点(即下一个节点)’”。
773 // 而此时next仍然指向"新的当前节点"。也就是说next是仍然是指向下一个节点；能继续遍历红黑树。
774 if (lastReturned.left != null && lastReturned.right != null)
775 next = lastReturned;
776 deleteEntry(lastReturned);
777 expectedModCount = modCount;
778 lastReturned = null;
779 }
780 }
781
782 // TreeMap的Entry对应的迭代器
783 final class EntryIterator extends PrivateEntryIterator<Map.Entry<K,V>> {
784 EntryIterator(Entry<K,V> first) {
785 super(first);
786 }
787 public Map.Entry<K,V> next() {
788 return nextEntry();
789 }
790 }
791
792 // TreeMap的Value对应的迭代器
793 final class ValueIterator extends PrivateEntryIterator<V> {
794 ValueIterator(Entry<K,V> first) {
795 super(first);
796 }
797 public V next() {
798 return nextEntry().value;
799 }
800 }
801
802 // reeMap的KEY组成的迭代器(顺序)
803 final class KeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
804 KeyIterator(Entry<K,V> first) {
805 super(first);
806 }
807 public K next() {
808 return nextEntry().key;
809 }
810 }
811
812 // TreeMap的KEY组成的迭代器(逆序)
813 final class DescendingKeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
814 DescendingKeyIterator(Entry<K,V> first) {
815 super(first);
816 }
817 public K next() {
818 return prevEntry().key;
819 }
820 }
821
822 // 比较两个对象的大小
823 final int compare(Object k1, Object k2) {
824 return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)
825 : comparator.compare((K)k1, (K)k2);
826 }
827
828 // 判断两个对象是否相等
829 final static boolean valEquals(Object o1, Object o2) {
830 return (o1==null ? o2==null : o1.equals(o2));
831 }
832
833 // 返回“Key-Value键值对”的一个简单拷贝(AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>对象)
834 // 可用来读取“键值对”的值
835 static <K,V> Map.Entry<K,V> exportEntry(TreeMap.Entry<K,V> e) {
836 return e == null? null :
837 new AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>(e);
838 }
839
840 // 若“键值对”不为null，则返回KEY；否则，返回null
841 static <K,V> K keyOrNull(TreeMap.Entry<K,V> e) {
842 return e == null? null : e.key;
843 }
844
845 // 若“键值对”不为null，则返回KEY；否则，抛出异常
846 static <K> K key(Entry<K,?> e) {
847 if (e==null)
848 throw new NoSuchElementException();
849 return e.key;
850 }
851
852 // TreeMap的SubMap，它一个抽象类，实现了公共操作。
853 // 它包括了"(升序)AscendingSubMap"和"(降序)DescendingSubMap"两个子类。
854 static abstract class NavigableSubMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
855 implements NavigableMap<K,V>, java.io.Serializable {
856 // TreeMap的拷贝
857 final TreeMap<K,V> m;
858 // lo是“子Map范围的最小值”，hi是“子Map范围的最大值”；
859 // loInclusive是“是否包含lo的标记”，hiInclusive是“是否包含hi的标记”
860 // fromStart是“表示是否从第一个节点开始计算”，
861 // toEnd是“表示是否计算到最后一个节点 ”
862 final K lo, hi;
863 final boolean fromStart, toEnd;
864 final boolean loInclusive, hiInclusive;
865
866 // 构造函数
867 NavigableSubMap(TreeMap<K,V> m,
868 boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
869 boolean toEnd, K hi, boolean hiInclusive) {
870 if (!fromStart && !toEnd) {
871 if (m.compare(lo, hi) > 0)
872 throw new IllegalArgumentException("fromKey > toKey");
873 } else {
874 if (!fromStart) // type check
875 m.compare(lo, lo);
876 if (!toEnd)
877 m.compare(hi, hi);
878 }
879
880 this.m = m;
881 this.fromStart = fromStart;
882 this.lo = lo;
883 this.loInclusive = loInclusive;
884 this.toEnd = toEnd;
885 this.hi = hi;
886 this.hiInclusive = hiInclusive;
887 }
888
889 // 判断key是否太小
890 final boolean tooLow(Object key) {
891 // 若该SubMap不包括“起始节点”，
892 // 并且，“key小于最小键(lo)”或者“key等于最小键(lo)，但最小键却没包括在该SubMap内”
893 // 则判断key太小。其余情况都不是太小！
894 if (!fromStart) {
895 int c = m.compare(key, lo);
896 if (c < 0 || (c == 0 && !loInclusive))
897 return true;
898 }
899 return false;
900 }
901
902 // 判断key是否太大
903 final boolean tooHigh(Object key) {
904 // 若该SubMap不包括“结束节点”，
905 // 并且，“key大于最大键(hi)”或者“key等于最大键(hi)，但最大键却没包括在该SubMap内”
906 // 则判断key太大。其余情况都不是太大！
907 if (!toEnd) {
908 int c = m.compare(key, hi);
909 if (c > 0 || (c == 0 && !hiInclusive))
910 return true;
911 }
912 return false;
913 }
914
915 // 判断key是否在“lo和hi”开区间范围内
916 final boolean inRange(Object key) {
917 return !tooLow(key) && !tooHigh(key);
918 }
919
920 // 判断key是否在封闭区间内
921 final boolean inClosedRange(Object key) {
922 return (fromStart || m.compare(key, lo) >= 0)
923 && (toEnd || m.compare(hi, key) >= 0);
924 }
925
926 // 判断key是否在区间内, inclusive是区间开关标志
927 final boolean inRange(Object key, boolean inclusive) {
928 return inclusive ? inRange(key) : inClosedRange(key);
929 }
930
931 // 返回最低的Entry
932 final TreeMap.Entry<K,V> absLowest() {
933 // 若“包含起始节点”，则调用getFirstEntry()返回第一个节点
934 // 否则的话，若包括lo，则调用getCeilingEntry(lo)获取大于/等于lo的最小的Entry;
935 // 否则，调用getHigherEntry(lo)获取大于lo的最小Entry
936 TreeMap.Entry<K,V> e =
937 (fromStart ? m.getFirstEntry() :
938 (loInclusive ? m.getCeilingEntry(lo) :
939 m.getHigherEntry(lo)));
940 return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
941 }
942
943 // 返回最高的Entry
944 final TreeMap.Entry<K,V> absHighest() {
945 // 若“包含结束节点”，则调用getLastEntry()返回最后一个节点
946 // 否则的话，若包括hi，则调用getFloorEntry(hi)获取小于/等于hi的最大的Entry;
947 // 否则，调用getLowerEntry(hi)获取大于hi的最大Entry
948 TreeMap.Entry<K,V> e =
949 TreeMap.Entry<K,V> e =
950 (toEnd ? m.getLastEntry() :
951 (hiInclusive ? m.getFloorEntry(hi) :
952 m.getLowerEntry(hi)));
953 return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
954 }
955
956 // 返回"大于/等于key的最小的Entry"
957 final TreeMap.Entry<K,V> absCeiling(K key) {
958 // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于/等于key的最小Entry”
959 // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了！
960 if (tooLow(key))
961 return absLowest();
962 // 获取“大于/等于key的最小Entry”
963 TreeMap.Entry<K,V> e = m.getCeilingEntry(key);
964 return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
965 }
966
967 // 返回"大于key的最小的Entry"
968 final TreeMap.Entry<K,V> absHigher(K key) {
969 // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于key的最小Entry”
970 // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了,而不一定是“大于key的最小Entry”！
971 if (tooLow(key))
972 return absLowest();
973 // 获取“大于key的最小Entry”
974 TreeMap.Entry<K,V> e = m.getHigherEntry(key);
975 return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
976 }
977
978 // 返回"小于/等于key的最大的Entry"
979 final TreeMap.Entry<K,V> absFloor(K key) {
980 // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于/等于key的最大Entry”
981 // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了！
982 if (tooHigh(key))
983 return absHighest();
984 // 获取"小于/等于key的最大的Entry"
985 TreeMap.Entry<K,V> e = m.getFloorEntry(key);
986 return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
987 }
988
989 // 返回"小于key的最大的Entry"
990 final TreeMap.Entry<K,V> absLower(K key) {
991 // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于key的最大Entry”
992 // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了,而不一定是“小于key的最大Entry”！
993 if (tooHigh(key))
994 return absHighest();
995 // 获取"小于key的最大的Entry"
996 TreeMap.Entry<K,V> e = m.getLowerEntry(key);
997 return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
998 }
999
1000 // 返回“大于最大节点中的最小节点”，不存在的话，返回null
1001 final TreeMap.Entry<K,V> absHighFence() {
1002 return (toEnd ? null : (hiInclusive ?
1003 m.getHigherEntry(hi) :
1004 m.getCeilingEntry(hi)));
1005 }
1006
1007 // 返回“小于最小节点中的最大节点”，不存在的话，返回null
1008 final TreeMap.Entry<K,V> absLowFence() {
1009 return (fromStart ? null : (loInclusive ?
1010 m.getLowerEntry(lo) :
1011 m.getFloorEntry(lo)));
1012 }
1013
1014 // 下面几个abstract方法是需要NavigableSubMap的实现类实现的方法
1015 abstract TreeMap.Entry<K,V> subLowest();
1016 abstract TreeMap.Entry<K,V> subHighest();
1017 abstract TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key);
1018 abstract TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key);
1019 abstract TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key);
1020 abstract TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key);
1021 // 返回“顺序”的键迭代器
1022 abstract Iterator<K> keyIterator();
1023 // 返回“逆序”的键迭代器
1024 abstract Iterator<K> descendingKeyIterator();
1025
1026 // 返回SubMap是否为空。空的话，返回true，否则返回false
1027 public boolean isEmpty() {
1028 return (fromStart && toEnd) ? m.isEmpty() : entrySet().isEmpty();
1029 }
1030
1031 // 返回SubMap的大小
1032 public int size() {
1033 return (fromStart && toEnd) ? m.size() : entrySet().size();
1034 }
1035
1036 // 返回SubMap是否包含键key
1037 public final boolean containsKey(Object key) {
1038 return inRange(key) && m.containsKey(key);
1039 }
1040
1041 // 将key-value 插入SubMap中
1042 public final V put(K key, V value) {
1043 if (!inRange(key))
1044 throw new IllegalArgumentException("key out of range");
1045 return m.put(key, value);
1046 }
1047
1048 // 获取key对应值
1049 public final V get(Object key) {
1050 return !inRange(key)? null : m.get(key);
1051 }
1052
1053 // 删除key对应的键值对
1054 public final V remove(Object key) {
1055 return !inRange(key)? null : m.remove(key);
1056 }
1057
1058 // 获取“大于/等于key的最小键值对”
1059 public final Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {
1060 return exportEntry(subCeiling(key));
1061 }
1062
1063 // 获取“大于/等于key的最小键”
1064 public final K ceilingKey(K key) {
1065 return keyOrNull(subCeiling(key));
1066 }
1067
1068 // 获取“大于key的最小键值对”
1069 public final Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {
1070 return exportEntry(subHigher(key));
1071 }
1072
1073 // 获取“大于key的最小键”
1074 以上是关于Java 集合系列12之 TreeMap详细介绍(源码解析)和使用示例的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章
java集合框架源码剖析系列java源码剖析之TreeMap
Java 集合系列14之 Map总结(HashMap, Hashtable, TreeMap, WeakHashMap等使用场景)
Java 集合系列14之 Map总结(HashMap, Hashtable, TreeMap, WeakHashMap等使用场景)