1 使用上看
- TreeSet要求，每一个元素要实现Comparable接口。
- TreeMap要求键实现Comparable接口。
- Collections.sort()有两种重载方式：
(1)元素实现Comparable接口。
(2)向sort()方法中传入一个Comparator实现类。
-
TreeSet
TreeSet要求存放的对象所属的类必须实现Comparable接口，该接口提供了比较元素的compareTo()方法，当插入元素时会回调该方法比较元素的大小。 -
TreeMap
TreeMap要求存放的键值对映射的键必须实现Comparable接口，从而根据键对元素进行排序。 -
Collections.sort（）
工具类的sort方法有两种重载的形式，第一种要求传入的待排序容器中存放的对象必须实现Comparable接口以实现元素的比较；第二种不强制性的要求容器中的元素必须可比较，但是要求传入第二个参数，参数是Comparator接口的子类型（需要重写compare方法实现元素的比较），相当于一个临时定义的排序规则，其实就是通过接口注入比较元素大小的算法，也是对回调模式的应用（Java中对函数式编程的支持）。
import sun.reflect.generics.tree.Tree;
import java.util.*;
public class JavaTest {
public static void main(String[] args) {
Student student1 = new Student("zhang2",10);
Student student2 = new Student("zhang1",20);
Student student3 = new Student("zhang3",30);
/*TreeSet要求，每一个元素要实现Comparable接口。*/
Set<Student> treeSet = new TreeSet<Student>();
treeSet.add(student1);
treeSet.add(student2);
treeSet.add(student3);
for (Object o : treeSet) {
Student stu = (Student) o;
System.out.println(stu.getName() + " : " + stu.getAge());
}
System.out.println();
/*TreeMap要求键实现Comparable接口*/
Map map = new TreeMap();
map.put(student1,2);
map.put(student2,3);
map.put(student3,1);
Set set = map.keySet();
for (Object o : set) {
Student stu = (Student) o;
System.out.println(map.get(stu));
}
List<Student> list = new ArrayList<Student>();
list.add(student1);
list.add(student2);
list.add(student3);
/**
* Collections.sort()有两种重载方式：
* (1)元素实现Comparable接口。
* (2)向sort()方法中传入一个Comparator实现类。
*/
//Student实现了Comparable接口
Collections.sort(list);
for (Student student : list) {
System.out.println(student.getName() + " : " + student.getAge());
}
List<Student> list2 = new ArrayList<Student>();
list2.add(student1);
list2.add(student2);
list2.add(student3);
Collections.sort(list2, new Comparator<Student>() {
public int compare(Student o1, Student o2) {
return o1.getAge() - o2.getAge();
}
});
for (Student student : list2) {
System.out.println(student.getName() + " : " + student.getAge());
}
}
}
class Student implements Comparable<Student>{
private String name;
private Integer age;
public Student(String name,Integer age){
this.name = name;
this.age = age;
}
public int compareTo(Student stu) {
return this.name.compareTo(stu.getName());
}
public String getName() {
return name;
}
public Integer getAge() {
return age;
}
}
2 原理
2.1 TreeSet与TreeMap
参考文献：treeSet的底层实现
TreeMap 的实现就是红黑树数据结构，也就说是一棵自平衡的排序二叉树，这样就可以保证当需要快速检索指定节点。
TreeSet 和 TreeMap 的关系
为了让大家了解 TreeMap 和 TreeSet 之间的关系，下面先看 TreeSet 类的部分源代码：
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 使用 NavigableMap 的 key 来保存 Set 集合的元素
private transient NavigableMap<E,Object> m;
// 使用一个 PRESENT 作为 Map 集合的所有 value。
private static final Object PRESENT = new Object();
// 包访问权限的构造器，以指定的 NavigableMap 对象创建 Set 集合
TreeSet(NavigableMap<E,Object> m)
{
this.m = m;
}
public TreeSet() // ①
{
// 以自然排序方式创建一个新的 TreeMap，
// 根据该 TreeSet 创建一个 TreeSet，
// 使用该 TreeMap 的 key 来保存 Set 集合的元素
this(new TreeMap<E,Object>());
}
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) // ②
{
// 以定制排序方式创建一个新的 TreeMap，
// 根据该 TreeSet 创建一个 TreeSet，
// 使用该 TreeMap 的 key 来保存 Set 集合的元素
this(new TreeMap<E,Object>(comparator));
}
public TreeSet(Collection<? extends E> c)
{
// 调用①号构造器创建一个 TreeSet，底层以 TreeMap 保存集合元素
this();
// 向 TreeSet 中添加 Collection 集合 c 里的所有元素
addAll(c);
}
public TreeSet(SortedSet<E> s)
{
// 调用②号构造器创建一个 TreeSet，底层以 TreeMap 保存集合元素
this(s.comparator());
// 向 TreeSet 中添加 SortedSet 集合 s 里的所有元素
addAll(s);
}
//TreeSet 的其他方法都只是直接调用 TreeMap 的方法来提供实现
...
public boolean addAll(Collection<? extends E> c)
{
if (m.size() == 0 && c.size() > 0 &&
c instanceof SortedSet &&
m instanceof TreeMap)
{
// 把 c 集合强制转换为 SortedSet 集合
SortedSet<? extends E> set = (SortedSet<? extends E>) c;
// 把 m 集合强制转换为 TreeMap 集合
TreeMap<E,Object> map = (TreeMap<E, Object>) m;
Comparator<? super E> cc = (Comparator<? super E>) set.comparator();
Comparator<? super E> mc = map.comparator();
// 如果 cc 和 mc 两个 Comparator 相等
if (cc == mc || (cc != null && cc.equals(mc)))
{
// 把 Collection 中所有元素添加成 TreeMap 集合的 key
map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);
return true;
}
}
// 直接调用父类的 addAll() 方法来实现
return super.addAll(c);
}
...
}
从上面代码可以看出，TreeSet 的 ① 号、② 号构造器的都是新建一个 TreeMap 作为实际存储 Set 元素的容器，而另外 2 个构造器则分别依赖于 ① 号和 ② 号构造器，由此可见，TreeSet 底层实际使用的存储容器就是 TreeMap。
与 HashSet 完全类似的是，TreeSet 里绝大部分方法都是直接调用 TreeMap 的方法来实现的，这一点读者可以自行参阅 TreeSet 的源代码，此处就不再给出了。
对于 TreeMap 而言，它采用一种被称为“红黑树”的排序二叉树来保存 Map 中每个 Entry —— 每个 Entry 都被当成“红黑树”的一个节点对待。
2.2 Collections.sort()
Collections.sort方法底层就是调用的array.sort方法。
底层是TimSort实现的，这是jdk1.7新增的，以前是归并排序。TimSort算法就是找到**数据中已经排好序的块，然后按规则合并这些块。**每一个块是一个分区，每一个分区也叫一个run。
Timsort核心的过程
TimSort算法为了减少对升序部分的回馈和对降序部分的性能倒退，将输入按其升序和降序特点进行了分区。每次合并会将两个运行合并成一个运行。合并的结果保存到栈中。合并直到消耗掉所有的运行，这时将栈上剩余的跑合并到只剩一个跑为止。这时这个仅剩的跑便是排好序的结果。
综上述过程，Timsort算法的过程包括
（0）如何数组长度小于某个值，直接用二分插入排序算法
（1）找到各个块，并入栈
（2）按规则合并运行