TreeMap实现原理及源码浅析
一、简介
TreeMap是一个线程不安全,有序的键值对集合,因为TreeMap实现了SotredMap接口。底层是一个红黑树的数据结构,每个key-value都作为一个红黑树的节点。如果在调用TreeMap的构造函数时没有指定比较器,则根据key执行自然排序。这点会在接下来的代码中做说明,如果指定了比较器则按照比较器来进行排序。
此外,TreeMap的Key是不能为null的,因为要实现排序。而Value是允许为null的。
二、数据结构
/**
* TreeMap
*/
public class TreeMap<K,V>extends AbstractMap<K,V>implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
{// 创建Map传进去的比较器,不传为nullprivate final Comparator<? super K> comparator;// 存储根节点private transient TreeMapEntry<K,V> root;// 大小private transient int size = 0;// 修改次数private transient int modCount = 0;
}
接下来看看TreeMapEntry的数据结构,形成红黑树和存储最重要的实体类
/**
* TreeMap的静态内部类TreeMapEntry
*/
static final class TreeMapEntry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {// 保存我们存储的KeyK key; // 保存我们存储的ValueV value; // 当前节点的左子节点TreeMapEntry<K,V> left; // 当前节点右子节点TreeMapEntry<K,V> right; // 当前节点父节点TreeMapEntry<K,V> parent; // 红黑树的节点颜色boolean color = BLACK; // 构造方法,KV及父节点TreeMapEntry(K key, V value, TreeMapEntry<K,V> parent) {this.key = key;this.value = value;this.parent = parent;}
}
TreeMap构造方法如下:
/**
* TreeMap构造方法
*/
// 无参构造方法,
public TreeMap() {comparator = null;
}// 带有比较器comparator的构造方法
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;
}// 原集合需要添加到新集合的构造方法
public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {comparator = null;putAll(m);
}// 参数为SortedMap的构造方法
// 采用m的比较器排序
public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {comparator = m.comparator();try {buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);} catch (java.io.IOException cannotHappen) {} catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {}
}
TreeMap提供了四个构造方法,实现了方法的重载。无参构造方法中比较器的值为null,采用自然排序的方法,如果指定了比较器则称之为定制排序。
- 自然排序:TreeMap的所有key必须实现Comparable接口,所有的key都是同一个类的对象。
- 定制排序:创建TreeMap对象传入了一个Comparator对象,该对象负责对TreeMap中所有的key进行排序,采用定制排序不要求Map的key实现Comparable接口。
三、put方法
/**
* TreeMap类的put方法
*/
public V put(K key, V value) {// 获取成员变量保存的根节点,赋值给tTreeMapEntry<K,V> t = root;// 根节点还没有if (t == null) {compare(key, key); // type (and possibly null) check// 创建一个根节点,赋值给成员变量root,根节点的parent必然是null啦root = new TreeMapEntry<>(key, value, null);size = 1;modCount++;return null;}int cmp;TreeMapEntry<K,V> parent;// 获取创建TreeMap时设置的比较器Comparator<? super K> cpr = comparator;if (cpr != null) {// 有定制的比较器// 通过do-while循环的方式,借助定制的比较器,来找出需要插入的这个key的parent是谁do {parent = t;cmp = cpr.compare(key, t.key);if (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;elsereturn t.setValue(value);} while (t != null);}else {// 没有定制的比较器,自然排序的情况// 这种情况是不允许我们插入null的keyif (key == null)throw new NullPointerException();@SuppressWarnings("unchecked")// 获取key本身的比较器Comparable// 这也是为什么上面说的,key必须要实现Comparable接口Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;do {// 逻辑和定制比较器部分一致parent = t;cmp = k.compareTo(t.key);if (cmp < 0)t = t.left;else if (cmp > 0)t = t.right;elsereturn t.setValue(value);} while (t != null);}// 找到要插入的KV的parent后,创建一个TreeMapEntry对象存储这些数据信息TreeMapEntry<K,V> e = new TreeMapEntry<>(key, value, parent);// 根据和父节点的比较结果,是放在父节点的左边还是右边if (cmp < 0)parent.left = e;elseparent.right = e;// 这个方法就比较复杂了,新插入节点后重新调整红黑树fixAfterInsertion(e);size++;modCount++;return null;
}
在树的基本结构那一篇博客里,我们分析过红黑树的插入,提前了解有助于更好理解下面的代码。
红黑树插入过程
/**
* TreeMap插入数据后,红黑树重新调整的方法
*/
private void fixAfterInsertion(TreeMapEntry<K,V> x) {// 插入的节点默认是红色的x.color = RED;//(1)新添加节点N为根:涂黑完事(因为根节点必须为黑)//(2)新添加的节点的父节点是黑的:啥事不用管,添加进来就行while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {// 这里面就是处理我那篇博客里的(3)和(4.a)(4.b)的情况// 判断x的节点的父节点位置,是否属于左孩子if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {// 获取叔叔节点TreeMapEntry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));if (colorOf(y) == RED) {// 属于情况(3)// (3)新添加节点的父红和叔红:父/叔涂黑,祖父涂红,然后把祖父当成新的平衡节点递归处理setColor(parentOf(x), BLACK);setColor(y, BLACK);setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);x = parentOf(parentOf(x));} else {// 父红,叔黑 if (x == rightOf(parentOf(x))) {// (4.a)的情况,不在同一边,先旋转扭转x = parentOf(x);rotateLeft(x);}// (4.b)的情况,在同一边,然后以祖父为中心旋转setColor(parentOf(x), BLACK);setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);// 右旋rotateRight(parentOf(parentOf(x)));}} else {// 父节点是属于右孩子的情况// 获取叔叔TreeMapEntry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));if (colorOf(y) == RED) {// 叔叔是红的// 情况(3)// (3)新添加节点的父红和叔红:父/叔涂黑,祖父涂红,然后把祖父当成新的平衡节点递归处理setColor(parentOf(x), BLACK);setColor(y, BLACK);setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);x = parentOf(parentOf(x));} else {// 父红,叔黑if (x == leftOf(parentOf(x))) {// (4.a)的情况,不在同一边,先旋转扭转x = parentOf(x);rotateRight(x);}// (4.b)的情况,在同一边,然后以祖父为中心旋转setColor(parentOf(x), BLACK);setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);// 左旋rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));}}}root.color = BLACK;
}
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关机提示 windows7 正在配置windows 请勿关闭计算机 ,然后等了一晚上也没有关掉。现在电脑无法正常关机以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!关机提示 windows7 正在配…...
2022/11/19 21:17:05 - 钉钉提示请勿通过开发者调试模式_钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用...
钉钉请勿通过开发者调试模式是真的吗好不好用 更新时间:2020-04-20 22:24:19 浏览次数:729次 区域: 南阳 > 卧龙 列举网提醒您:为保障您的权益,请不要提前支付任何费用! 虚拟位置外设器!!轨迹模拟&虚拟位置外设神器 专业用于:钉钉,外勤365,红圈通,企业微信和…...
2022/11/19 21:17:05 - 配置失败还原请勿关闭计算机怎么办,win7系统出现“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”,长时间没反应,无法进入系统的解决方案...
前几天班里有位学生电脑(windows 7系统)出问题了,具体表现是开机时一直停留在“配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机”这个界面,长时间没反应,无法进入系统。这个问题原来帮其他同学也解决过,网上搜了不少资料&#x…...
2022/11/19 21:17:04 - 一个电脑无法关闭计算机你应该怎么办,电脑显示“清理请勿关闭计算机”怎么办?...
本文为你提供了3个有效解决电脑显示“清理请勿关闭计算机”问题的方法,并在最后教给你1种保护系统安全的好方法,一起来看看!电脑出现“清理请勿关闭计算机”在Windows 7(SP1)和Windows Server 2008 R2 SP1中,添加了1个新功能在“磁…...
2022/11/19 21:17:03 - 请勿关闭计算机还原更改要多久,电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机怎么办...
许多用户在长期不使用电脑的时候,开启电脑发现电脑显示:配置windows更新失败,正在还原更改,请勿关闭计算机。。.这要怎么办呢?下面小编就带着大家一起看看吧!如果能够正常进入系统,建议您暂时移…...
2022/11/19 21:17:02 - 还原更改请勿关闭计算机 要多久,配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以...
配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机,电脑开机后一直显示以以下文字资料是由(历史新知网www.lishixinzhi.com)小编为大家搜集整理后发布的内容,让我们赶快一起来看一下吧!配置windows update失败 还原更改 请勿关闭计算机&#x…...
2022/11/19 21:17:01 - 电脑配置中请勿关闭计算机怎么办,准备配置windows请勿关闭计算机一直显示怎么办【图解】...
不知道大家有没有遇到过这样的一个问题,就是我们的win7系统在关机的时候,总是喜欢显示“准备配置windows,请勿关机”这样的一个页面,没有什么大碍,但是如果一直等着的话就要两个小时甚至更久都关不了机,非常…...
2022/11/19 21:17:00 - 正在准备配置请勿关闭计算机,正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了解决教程...
当电脑出现正在准备配置windows请勿关闭计算机时,一般是您正对windows进行升级,但是这个要是长时间没有反应,我们不能再傻等下去了。可能是电脑出了别的问题了,来看看教程的说法。正在准备配置windows请勿关闭计算机时间长了方法一…...
2022/11/19 21:16:59 - 配置失败还原请勿关闭计算机,配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机...
我们使用电脑的过程中有时会遇到这种情况,当我们打开电脑之后,发现一直停留在一个界面:“配置Windows Update失败,还原更改请勿关闭计算机”,等了许久还是无法进入系统。如果我们遇到此类问题应该如何解决呢࿰…...
2022/11/19 21:16:58 - 如何在iPhone上关闭“请勿打扰”
Apple’s “Do Not Disturb While Driving” is a potentially lifesaving iPhone feature, but it doesn’t always turn on automatically at the appropriate time. For example, you might be a passenger in a moving car, but your iPhone may think you’re the one dri…...
2022/11/19 21:16:57