集合框架——TreeSet实现原理及源码分析

TreeSet是Set接口的子接口SortedSet的唯一的实现类，TreeSet对其中的元素进行排序。public class TreeSet<E>
extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, Serializable可以看到TreeSet继承了AbstractSet并实现了NavigableSet、Cloneable和Serializable等接口，其中NavigableSet接口是基于TreeMap实现的，他需要依赖元素的自然排序或者传入一个定制的comparator比较器，这样才能实现元素之间的比较并对元素进行排序，如果一个类并没有实现Comparable接口并重写comparaTo（）方法，那么在添加到TreeSet时会抛出java.langClassCastException。
1、TreeSet和TreeMap的关系
TreeSet是基于TreeMap实现的，而TreeMap是基于红黑树的数据结构实现的，也就是自平衡的排序二叉树，那么TreeSet也是基于红黑树的树结构实现的，通过TreeSet的构造方法就可以看出，TreeSet就是特殊的TreeMap，而且TreeSet中很多方法都是基于TreeMap中的方法实现的。
TreeSet的构造方法：

private transient NavigableMap<E,Object> m; //使用一个可序列化的NavigableMap来实现TreeSet
// 使用一个特定的不可更改的Object来作为TreeMap的value
private static final Object PRESENT = new Object();
    //构造器1，直接传入一个NavigableMap来实现TreeSet
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m) {
this.m = m;
}
     //构造器2
     //传入一个TreeMap来实现TreeSet，根据自然排序来实现元素间的比较和排序，因此插入的元素必须实现Comparabel接口并实现comparaTo（）方法
    //并且传入的元素的compareTo（）方法的结果必须是一致的，否则会抛出ClassCastException
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
    //构造器3
    //传入一个构造器，使用构造器2，并向TreeMap中传入比较器Comparator，在添加元素的时候，使用Comparator接口的Compara（）方法对元素进行比较
    //和排序
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
    //构造器4
    //使用构造器1，并把Collection c中的元素添加到TreeSet中
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
    //利用构造器3，将排序集的比较器传入，并将排序集s中的元素添加到TreeSet中
public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}

从TreeSet的构造函数中可以看出，TreeSet就是value为不可变的Object对象的TreeMap。
此外，TreeSet中国的很多函数都是基于TreeMap中的函数实现的，例如：
迭代器：public Iterator<E> iterator() {
return m.navigableKeySet().iterator();
}isEmpty（）方法：public boolean isEmpty() {
return m.isEmpty();
}还有很多方法都是这样基于TreeMap实现的，具体可以看TreeSet的源码。

2、元素的排序方式

TreeSet的元素排序的两种方式：自然排序（Comparable接口）和定制比较器（comparator接口）
自然排序：对于实现了comparable接口的对象，在被添加进TreeSet的时候，TreeSet会把该对象提升为Comparable类型，并调用comparaTo（）方法，根据方法的返回值进行排序。
定制比较器comparator：在创建TreeSet的时候，可以传入定制的比较器Comparator，如果传入了Comparator的子类对象，Tadd（）方法的内部会自动调用Comparator接口中的compare（）方法，调用的对象是compare方法的第一个参数,集合中的对象是compare方法的第二个参数。
*TreeSet构造函数什么都不传, 默认按照类中Comparable的顺序(没有就报错ClassCastException)，TreeSet如果传入Comparator, 就优先按照Comparator的顺序比较
comparable和comparator的区别：
Comparable：此接口强行对实现它的每个类的对象进行整体排序。这种排序被称为类的自然排序，类的 compareTo 方法被称为它的自然比较方法。
他们都是用来实现集合中元素的比较、排序的，只是comparable是在集合内部定义的方法实现的排序，而comparator是在集合外部实现的排序。
comparator位于包java.util下，而comparable位于包java.lang下。