TreeMap

文章开头，全家桶少不了。

作为HashMap的好兄弟，TreeMap存在肯定是有的他的理由的。

我看源码喜欢先看JavaDoc

翻译TreeMap的JavaDoc

基于红黑树的NavigableMap实现。 根据映射的键的Comparable或根据映射创建时提供的Comparator对映射进行排序，具体取决于所使用的构造函数。

此实现为containsKey，get，put和remove操作提供了保证的log（n）时间成本。算法是对Cormen，Leiserson和Rivest的<<算法简介>>中的算法的改编。

请注意，与任何已排序的映射一样，树映射所维护的顺序以及是否提供显式比较器，必须与equals是正确的实现Map接口。具体请参见Comparable或Comparator，以精确了解与equals一致的。之所以这样，是因为Map接口是根据equals操作的，但是排序的映射使用其compareTo或compare方法执行所有键比较，此方法视为相等的两个键是排序后的Map。排序后的映射的行为是明确定义的，即使其顺序与equals不匹配；它只是无法遵守Map接口的一般合同。

查看TreeMap的继承图

也就是说所有基本的CRUD操作其实都是和Map一样的，所以就不详细写了，主要还是写一些这个的应用场景以及使用的注意点，以及他的特点。

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首先TreeMap是基于红黑树来实现的，那就顺带复习一下红黑树好了。

红黑树规则特点：

1. 节点分为红色或者黑色；
2. 根节点必为黑色；
3. 叶子节点都为黑色，且为null；
4. 连接红色节点的两个子节点都为黑色（红黑树不会出现相邻的红色节点）；
5. 从任意节点出发，到其每个叶子节点的路径中包含相同数量的黑色节点；
6. 新加入到红黑树的节点为红色节点；

红黑树自平衡基本操作：

1. 变色：在不违反上述红黑树规则特点情况下，将红黑树某个node节点颜色由红变黑，或者由黑变红；
2. 左旋：逆时针旋转两个节点，让一个节点被其右子节点取代，而该节点成为右子节点的左子节点
3. 右旋：顺时针旋转两个节点，让一个节点被其左子节点取代，而该节点成为左子节点的右子节点

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TreeMap的特点：

• TreeMap实现了NavigableMap接口，而NavigableMap接口继承着SortedMap接口，致使我们的TreeMap是有序的！如果没有实现comparator，默认按照key的自然顺序排序。如果在构造方法中传递了Comparator对象，那么就会按照Comparator的方法进行比较值得说明的是：如果使用的是compareTo(T o)方法来比较，key一定是不能为null，并且得实现了Comparable接口的。即使是传入了Comparator对象，不用compareTo(T o)方法来比较，key也是不能为null的
• 由于底层是红黑树，那么时间复杂度可以保证为log(n)这个理论的介绍可以看https://blog.csdn.net/JERRY_PRI/article/details/8959426?utm_source=blogxgwz1
• key不能为null，为null为抛出NullPointException的，但是如果硬要为null就是在构造的时候用自己的Comparator
• 想要自定义比较，在构造方法中传入Comparator对象，否则使用key的自然排序来进行比较
• TreeMap非同步的，想要同步可以使用Collections来进行封装

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TreeMap的使用场景：

这其实也认为是红黑树的使用场景

1. 红黑树是牺牲了严格的高度平衡的优越条件为代价，它只要求部分地达到平衡要求，降低了对旋转的要求，从而提高了性能。
2. 红黑树能够以O(log2 n)的时间复杂度进行搜索、插入、删除操作。此外，由于它的设计，任何不平衡都会在三次旋转之内解决。当然，还有一些更好的，但实现起来更复杂的数据结构能够做到一步旋转之内达到平衡，但红黑树能够给我们一个比较“便宜”的解决方案。
3. TreeMap 实现了 SortMap 接口，其能够根据键排序，默认是按键的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用 Iterator 遍历 TreeMap 时得到的记录是排过序的，TreeMap 取出来的是排序后的键值
4.  红黑树占用的内存更小（仅需要为其存在的节点分配内存），而Hash事先应该分配足够的内存存储散列表,即使有些槽可能弃用。

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TreeMap的注意点：

红黑树是以 key 来进行排序的，所以这里以 key 来进行比较检索出合适的叶子结点，而比较多依据就是 Comparator 或者 Comparable ，如果比较出来的结果是 0，那么后面的 value 会覆盖前面的 value。所以在使用 Map 的时候，一定要注意底层的数据结构和对 key 的处理方式。