1. Java TreeMap 简介
Java中的TreeMap
是一种映射,使用TreeMap
可以实现Map
接口和NavigableMap
接口,TreeMap
是基于红黑树(一种自平衡排序二叉树)实现的,可以保证映射按照key
自然序排序。因此,TreeMap
是一个有序的映射,它的时间复杂度可以达到 O(logN)。下面我们就来看下如何从JavaTreeMap
中获取一个同步地图。
2. Java TreeMap 的结构
在了解如何获取Java TreeMap的同步地图之前,我们先了解下Java TreeMap的结构。Java TreeMap是一个基于红黑树实现的,有序的映射结构。它的每个节点都包含了一个key-value
映射,其中key
是按照自然序排序(或者根据构造函数提供的Comparator
对象排序)。所有的键都必须是一个可比较的类型,比如Integer
、String
等。
2.1 红黑树
在Java TreeMap的实现中,使用了一种称之为红黑树的自平衡二叉查找树。红黑树有以下性质:
每个节点要么是红色,要么是黑色。
根节点必须是黑色。
每个叶子节点(NIL节点,空节点)都是黑色的。
如果一个节点是红色的,则它的子节点必须是黑色的(反之不一定成立)。
从任何一个节点到其叶子节点的所有路径都包含相同数目的黑色节点。
按照此规则构建的红黑树可以保证树高不大于2log(n+1),可以使得各种操作如查找、插入、删除的最坏时间复杂度都可以达到 O(logN)。
2.2 Node 节点的结构
参考Java官方文档,Java TreeMap的节点是如下结构:
static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
K key;
V value;
Entry<K,V> left;
Entry<K,V> right;
Entry<K,V> parent;
boolean color = BLACK;
//省略constructor
//....
}
Java TreeMap中的节点也被称为条目(entry
),在它的实现中,使用了一个静态内部类来实现entry
。每个节点中包含了一个key-value
映射,同时,每个节点中包含了三个指针:左子节点指针、右子节点指针、父节点指针,用于构建红黑树。
3. Java TreeMap 如何获取同步地图
Java中的Map是一种非常常用的数据类型,多个线程同时对Map进行访问时,会发生并发安全问题。为了解决这个问题,Java中提供了一种基于同步的Map,使得多个线程可以安全地使用Map来存取数据。Java TreeMap中也提供了一种获取同步地图的方法,下面我们将具体介绍一下如何从Java TreeMap中获取同步地图。
3.1 使用 Collections.synchronizedMap 方法
在Java中,要获取一个同步地图,我们可以通过Collections
工具类中的synchronizedMap
方法来进行实现。这个方法接受一个Map参数,并返回一个同步地图。
Map<K,V> map = new TreeMap<>();
Map<K,V> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);
上述代码中,我们首先创建了一个Java TreeMap,并利用Collections.synchronizedMap()
方法获取了一个同步地图。此时我们就可以在多线程环境下对这个同步地图进行访问了。
3.2 使用 ConcurrentHashMap
除了使用Collections.synchronizedMap()
方法来获取同步地图之外,还可以使用并发性更好的ConcurrentHashMap
来代替同步Map。它的只读操作可以完全并行化,同时,写操作也支持一定程度的并发。因此,ConcurrentHashMap
具有更好的并发性能,可以取代在高并发程序中使用synchronizedMap()
。
Map<K,V> map = new TreeMap<>();
Map<K,V> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>(map);
上述代码中,我们首先创建了一个Java TreeMap,并利用ConcurrentHashMap()
方法获取了一个并发地图。使用方法和同步地图一致,不过性能更好。
4. Java TreeMap 使用注意事项
在使用Java TreeMap时,有几点需要注意:
TreeMap的元素必须实现Comparable接口或通过构造函数提供的Comparator进行排序
在遍历Treemap时,迭代器返回的元素按照Key升序排列
如果你需要在多线程环境下使用Java TreeMap,建议使用ConcurrentHashMap
代替同步地图
使用TreeMap时,如果需要找出第一个key,最后一个key,或者小于、等于、大于某个key的键值对,建议使用NavigableMap接口提供的方法
5. 总结
在本篇文章中,我们对Java TreeMap进行了详细介绍,包括了它的结构、获取同步地图的方法以及使用注意事项。在实际开发过程中,可以根据实际情况选择使用同步地图或者并发地图。同时,在使用Java TreeMap时也需要注意一些细节问题,以避免出现并发安全问题。