1.数据结构
TreeMap的底层数据结构是红黑树，和HashMap的红黑树结构一样。不同的是，TreeMap利用红黑树左节点小，右节点大的性质，根据key进行排序，使每个元素能够插入到红黑树的适当位置，维护了key的大小关系，适用于key需要排序的场景。因为底层使用的是平衡红黑树的结构，所以containsKey、get、put、remove等方法的时间复杂度都是log(n)。
源码
public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{
//比较器，如果外部有传进来Comparator比较器，首先用外部的
//如果外部比较器为空，则使用key实现的Comparable的compareTo方法
private final Comparator<? super K> comparator;
//红黑树的根节点
private transient Entry<K,V> root;
//红黑树中已有的元素大小
private transient int size = 0;
//树结构变化的版本号，用于迭代过程中的快速失败场景
private transient int modCount = 0;
//红黑树的节点
static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
}
}
2.新增
新增key和value的源码如下所示。
public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{
public V put(K key, V value) {
Entry<K,V> t = root;
//判断红黑树的节点是否为空，为空的话，新增的节点直接作为根节点
if (t == null) {
//compare方法限制了key不能为null
compare(key, key);
//成为根节点
root = new Entry<>(key, value, null);
size = 1;
modCount++;
return null;
}
int cmp;
Entry<K,V> parent;
//根据红黑树左小右大的特性，进行判断，找到新增节点的父节点
Comparator<? super K> cpr = comparator;
if (cpr != null) {
//自旋找到key应该新增的位置
do {
//一次循环结束时，parent就是上次比过的对象
parent = t;
//通过compare来比较key的大小
cmp = cpr.compare(key, t.key);
//key小于t，把t左边的值赋予t，因为红黑树左边的值比较小，循环再比
if (cmp < 0)
t = t.left;
//key大于t，把t右边的值赋予t，因为红黑树右边的值比较大，循环再比
else if (cmp > 0)
t = t.right;
//如果相等的话，直接覆盖原值
else
return t.setValue(value);
//t为空，说明已经到叶子节点了
} while (t != null);
}else {
if (key == null)
throw new NullPointerException();
@SuppressWarnings("unchecked")
Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
do {
parent = t;
cmp = k.compareTo(t.key);
if (cmp < 0)
t = t.left;
else if (cmp > 0)
t = t.right;
else
return t.setValue(value);
} while (t != null);
}
//在父节点的左边或右边插入新增节点
Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
//cmp代表最后一次对比的大小，小于0 ，代表e在上一节点的左边
if (cmp < 0)
parent.left = e;
//大于0 ，代表e在上一节点的右边，相等的情况第二步已经处理了
else
parent.right = e;
//着色旋转，直至达到平衡
fixAfterInsertion(e);
size++;
modCount++;
return null;
}
}
源码解析
1.新增节点时，利用红黑树左小右大的特性，从根节点不断往下查找，直到节点的值是null为止，节点为null说明到达了叶子结点。
2.查找过程中，若发现key值已经存在，则直接覆盖。
3.TreeMap是不支持key是null的。