一、概述
TreeSet类的构造方法底层调用的是TreeMap类的构造方法，也就是说，TreeSet类底层也是红黑树的结构，红黑树的结构这里不再赘述，小伙伴们可以在《我的jdk源码（十九）：TreeMap类 红黑树实现的map结构》一文中看到。类似HashSet与HashMap的关系，TreeSet类中，也是将要添加的对象E作为key-value组成的TreeSet元素中的key，value存的也是一个预先就声明好的空对象， 所以当你既想利用Map的高效查找特性，又想维持元素特定的顺序，又想保证元素(kv键值对)的唯一性，那么你就需要用到TreeSet类。
二、源码分析
1. 类的声明
public class TreeSet<E> extends AbstractSet<E>
implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable可以看到TreeSet类的声明与TreeMap类的声明结构是一致的，只是类型由TreeMap的KV变为了泛型E。也就是说TreeSet是允许添加任何Object对象的，并且此对象在TreeSet只存放一个。
TreeSet类继承自AbstractSet类，并且实现了NavigableSet接口、Cloneable接口以及Serializable接口。具体如下：
a. 继承于AbstractSet，所以它是一个Set。
b. 实现了NavigableSet接口，意味着它支持一系列的导航方法。
c. 实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
d. 实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。
2. 成员变量
//使用NavigableMap的key来保存Set集合的元素，一些导航方法操作的都是这个集合
private transient NavigableMap<E,Object> m;
//定义一个空对象，在构建Map的元素的时候，value就是放的这个对象
private static final Object PRESENT = new Object();
//序列化id
private static final long serialVersionUID = -2479143000061671589L;成员变量上值得注意的是，和HashSet定义的成员变量PRESENT一样，都是先定义了一个空对象，插入元素的时候，将这个空对象放入value中。
3. 构造方法
//以自然排序方式创建一个新的TreeMap，使用该TreeMap的key来保存Set集合的元素
public TreeSet() {
this(new TreeMap<E,Object>());
}
//以特定的比较器的排序规则进行排序创建的TreeMap
public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
this(new TreeMap<>(comparator));
}
//参数为一个集合的构造方法，调用第一个构造方法构建TreeMap，并添加所有元素
public TreeSet(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
//参数为有序集合的构造方法，调用第二个构造方法构建TreeMap，并添加所有元素
public TreeSet(SortedSet<E> s) {
this(s.comparator());
addAll(s);
}构造方法中我们就能清晰的知道，TreeSet类在初始化的时候，就是创建了一个TreeMap的实例。addAll()方法中也是在调用的TreeSet类add()方法来添加的元素。
4. add()方法
public boolean add(E e) {
return m.put(e, PRESENT)==null;
}TreeSet类的add()方法就是将要保存的对象e作为Map元素的key，用声明的空对象PRESENT作为value进行保存的。
5. 其他方法
//判断set是否为空
public boolean isEmpty() {
return m.isEmpty();
}
//判断set中是否包含元素o
public boolean contains(Object o) {
return m.containsKey(o);
}
//将元素o从set中移除
public boolean remove(Object o) {
return m.remove(o)==PRESENT;
}
//清空set
public void clear() {
m.clear();
}
//添加一个集合
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
// Use linear-time version if applicable
if (m.size()==0 && c.size() > 0 &&
c instanceof SortedSet &&
m instanceof TreeMap) {
SortedSet<? extends E> set = (SortedSet<? extends E>) c;
TreeMap<E,Object> map = (TreeMap<E, Object>) m;
Comparator<?> cc = set.comparator();
Comparator<? super E> mc = map.comparator();
//当传入集合是SortedSet并且比较器和底层TreeMap的比较器一致时，直接调用TreeMap的添加函数addAllForTreeSet
//否则通过迭代器遍历一次调用add方法进行添加
if (cc==mc || (cc != null && cc.equals(mc))) {
map.addAllForTreeSet(set, PRESENT);
return true;
}
}
return super.addAll(c);
}
//返回一个子集合
public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
E toElement, boolean toInclusive) {
return new TreeSet<>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
toElement, toInclusive));
}
//返回set的头部
public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet<>(m.headMap(toElement, inclusive));
}
//返回set的尾部
public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
return new TreeSet<>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
}
//返回一个子集合
public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
return subSet(fromElement, true, toElement, false);
}
//返回m使用的比较器
public Comparator<? super E> comparator() {
return m.comparator();
}
//返回第一个元素
public E first() {
return m.firstKey();
}
//返回最后一个元素
public E last() {
return m.lastKey();
}
//返回set中小于e的最大的元素
public E lower(E e) {
return m.lowerKey(e);
}
//返回set中小于/等于e的最大元素
public E floor(E e) {
return m.floorKey(e);
}
//返回set中大于/等于e的最大元素
public E ceiling(E e) {
return m.ceilingKey(e);
}
//返回set中大于e的最小元素
public E higher(E e) {
return m.higherKey(e);
}
//获取TreeSet中第一个元素，并从Set中删除该元素
public E pollFirst() {
Map.Entry<E,?> e = m.pollFirstEntry();
return (e == null) ? null : e.getKey();
}
//获取TreeSet中最后一个元素，并从Set中删除该元素
public E pollLast() {
Map.Entry<E,?> e = m.pollLastEntry();
return (e == null) ? null : e.getKey();
}
//克隆方法
public Object clone() {
TreeSet<E> clone = null;
try {
clone = (TreeSet<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
clone.m = new TreeMap<>(m);
return clone;
}
//将对象写入到输出流中。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden stuff
s.defaultWriteObject();
// Write out Comparator
s.writeObject(m.comparator());
// Write out size
s.writeInt(m.size());
// Write out all elements in the proper order.
for (E e : m.keySet())
s.writeObject(e);
}
//从输入流中读取对象的信息
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in Comparator
Comparator<? super E> c = (Comparator<? super E>) s.readObject();
// Create backing TreeMap
TreeMap<E,Object> tm;
if (c==null)
tm = new TreeMap<>();
else
tm = new TreeMap<>(c);
m = tm;
// Read in size
int size = s.readInt();
tm.readTreeSet(size, s, PRESENT);
}TreeSet类的其他方法没有太需要注意的点。
三、总结
本文主要是介绍了TreeSet类除红黑树结构的方法外其他的一些方法与特性。TreeSet类主要应用场景是在需要利用Map的高效查找特性，又想维持元素特定的顺序的时候，还想想保证元素(kv键值对)的唯一性，也是着重要掌握红黑树的特性以及红黑树维护自身特性的方法过程，包括各种情况的判断以及左旋右旋对树结构的影响。关于红黑树的结构在我的上一篇文章《我的jdk源码（十九）：TreeMap类 红黑树实现的map结构》中已经剖析得非常详细，强烈安利给还没看过或者还没懂红黑树的小伙伴！
TreeMap类具有以下几点特点：
1. 不允许存放空数据
2. 不允许重复数据
3. TreeSet中的元素是有序的，按照key的自然顺序或者指定的比较器的比较规则进行排序
4. 是非线程安全的
敬请期待《我的jdk源码（二十一）：ConcurrentHashMap类》。
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