TreeMap原理实现及常用方法-todo

参考：

https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11221634.html

https://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3310928.html

TreeMap原理实现及常用方法

一. TreeMap概述

1. TreeMap存储K-V键值对，通过红黑树（R-B tree）实现；
2. TreeMap继承了NavigableMap接口，NavigableMap接口继承了SortedMap接口，可支持一系列的导航定位以及导航操作的方法，当然只是提供了接口，需要TreeMap自己去实现；
3. TreeMap实现了Cloneable接口，可被克隆，实现了Serializable接口，可序列化；
4. TreeMap因为是通过红黑树实现，红黑树结构天然支持排序，默认情况下通过Key值的自然顺序进行排序；

二. 红黑树回顾

因为TreeMap的存储结构是红黑树，我们回顾一下红黑树的特点以及基本操作，红黑树的原理可参考关于红黑树(R-B tree)原理，看这篇如何。下图为典型的红黑树：

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

三. TreeMap构造

我们先看一下TreeMap中主要的成员变量

/**
 * 我们前面提到TreeMap是可以自动排序的，默认情况下comparator为null，这个时候按照key的自然顺序进行排
 * 序，然而并不是所有情况下都可以直接使用key的自然顺序，有时候我们想让Map的自动排序按照我们自己的规则，
 * 这个时候你就需要传递Comparator的实现类
 */
private final Comparator<? super K> comparator;

/**
 * TreeMap的存储结构既然是红黑树，那么必然会有唯一的根节点。
 */
private transient Entry<K,V> root;

/**
 * Map中key-val对的数量，也即是红黑树中节点Entry的数量
 */
private transient int size = 0;

/**
 * 红黑树结构的调整次数
 */
private transient int modCount = 0;

上面的主要成员变量根节点root是Entry类的实体，我们来看一下Entry类的源码

static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    //key,val是存储的原始数据
    K key;
    V value;
    //定义了节点的左孩子
    Entry<K,V> left;
    //定义了节点的右孩子
    Entry<K,V> right;
    //通过该节点可以反过来往上找到自己的父亲
    Entry<K,V> parent;
    //默认情况下为黑色节点，可调整
    boolean color = BLACK;

    /**
     * 构造器
     */
    Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) {
        this.key = key;
        this.value = value;
        this.parent = parent;
    }

    /**
     * 获取节点的key值
     */
    public K getKey() {return key;}

    /**
     * 获取节点的value值
     */
    public V getValue() {return value;}

    /**
     * 用新值替换当前值，并返回当前值
     */
    public V setValue(V value) {
        V oldValue = this.value;
        this.value = value;
        return oldValue;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
        return valEquals(key,e.getKey()) && valEquals(value,e.getValue());
    }

    public int hashCode() {
        int keyHash = (key==null ? 0 : key.hashCode());
        int valueHash = (value==null ? 0 : value.hashCode());
        return keyHash ^ valueHash;
    }

    public String toString() {
        return key + "=" + value;
    }
}

Entry静态内部类实现了Map的内部接口Entry，提供了红黑树存储结构的java实现，通过left属性可以建立左子树，通过right属性可以建立右子树，通过parent可以往上找到父节点。

大体的实现结构图如下：

TreeMap构造函数：

//默认构造函数，按照key的自然顺序排列
public TreeMap() {comparator = null;}
//传递Comparator具体实现，按照该实现规则进行排序
public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {this.comparator = comparator;}
//传递一个map实体构建TreeMap,按照默认规则排序
public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    comparator = null;
    putAll(m);
}
//传递一个map实体构建TreeMap,按照传递的map的排序规则进行排序
public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
    comparator = m.comparator();
    try {
        buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
    } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
    } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
    }
}

四. put方法

put方法为Map的核心方法，TreeMap的put方法大概流程如下：

我们来分析一下源码

public V put(K key, V value) {
    Entry<K,V> t = root;
    /**
     * 如果根节点都为null，还没建立起来红黑树，我们先new Entry并赋值给root把红黑树建立起来，这个时候红
     * 黑树中已经有一个节点了，同时修改操作+1。
     */
    if (t == null) {
        compare(key, key); 
        root = new Entry<>(key, value, null);
        size = 1;
        modCount++;
        return null;
    }
    /**
     * 如果节点不为null,定义一个cmp，这个变量用来进行二分查找时的比较；定义parent，是new Entry时必须
     * 要的参数
     */
    int cmp;
    Entry<K,V> parent;
    // cpr表示有无自己定义的排序规则，分两种情况遍历执行
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
        /**
         * 从root节点开始遍历，通过二分查找逐步向下找
         * 第一次循环：从根节点开始，这个时候parent就是根节点，然后通过自定义的排序算法
         * cpr.compare(key, t.key)比较传入的key和根节点的key值，如果传入的key<root.key，那么
         * 继续在root的左子树中找，从root的左孩子节点（root.left）开始：如果传入的key>root.key,
         * 那么继续在root的右子树中找，从root的右孩子节点（root.right）开始;如果恰好key==root.key，
         * 那么直接根据root节点的value值即可。
         * 后面的循环规则一样，当遍历到的当前节点作为起始节点，逐步往下找
         *
         * 需要注意的是：这里并没有对key是否为null进行判断，建议自己的实现Comparator时应该要考虑在内
         */
        do {
            parent = t;
            cmp = cpr.compare(key, t.key);
            if (cmp < 0)
                t = t.left;
            else if (cmp > 0)
                t = t.right;
            else
                return t.setValue(value);
        } while (t != null);
    }
    else {
        //从这里看出，当默认排序时，key值是不能为null的
        if (key == null)
            throw new NullPointerException();
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
        //这里的实现逻辑和上面一样，都是通过二分查找，就不再多说了
        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);
    }
    /**
     * 能执行到这里，说明前面并没有找到相同的key,节点已经遍历到最后了，我们只需要new一个Entry放到
     * parent下面即可，但放到左子节点上还是右子节点上，就需要按照红黑树的规则来。
     */
    Entry<K,V> e = new Entry<>(key, value, parent);
    if (cmp < 0)
        parent.left = e;
    else
        parent.right = e;
    /**
     * 节点加进去了，并不算完，我们在前面红黑树原理章节提到过，一般情况下加入节点都会对红黑树的结构造成
     * 破坏，我们需要通过一些操作来进行自动平衡处置，如【变色】【左旋】【右旋】
     */
    fixAfterInsertion(e);
    size++;
    modCount++;
    return null;
}

put方法源码中通过fixAfterInsertion(e)方法来进行自平衡处理，我们回顾一下插入时自平衡调整的逻辑，下表中看不懂的名词可以参考关于红黑树(R-B tree)原理，看这篇如何

	无需调整	【变色】即可实现平衡	【旋转+变色】才可实现平衡
情况1：	当父节点为黑色时插入子节点	空树插入根节点，将根节点红色变为黑色	父节点为红色左节点，叔父节点为黑色，插入左子节点，那么通过【左左节点旋转】
情况2：	-	父节点和叔父节点都为红色	父节点为红色左节点，叔父节点为黑色，插入右子节点，那么通过【左右节点旋转】
情况3：	-	-	父节点为红色右节点，叔父节点为黑色，插入左子节点，那么通过【右左节点旋转】
情况4：	-	-	父节点为红色右节点，叔父节点为黑色，插入右子节点，那么通过【右右节点旋转】

接下来我们看一看这个方法

private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {
    //新插入的节点为红色节点
    x.color = RED;
    //我们知道父节点为黑色时，并不需要进行树结构调整，只有当父节点为红色时，才需要调整
    while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {
        //如果父节点是左节点，对应上表中情况1和情况2
        if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {
            Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));
            //如果叔父节点为红色，对应于“父节点和叔父节点都为红色”，此时通过变色即可实现平衡
            //此时父节点和叔父节点都设置为黑色，祖父节点设置为红色
            if (colorOf(y) == RED) {
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(y, BLACK);
                setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                x = parentOf(parentOf(x));
            } else {
                //如果插入节点是黑色，插入的是右子节点，通过【左右节点旋转】（这里先进行父节点左旋）
                if (x == rightOf(parentOf(x))) {
                    x = parentOf(x);
                    rotateLeft(x);
                }
                //设置父节点和祖父节点颜色
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                //进行祖父节点右旋（这里【变色】和【旋转】并没有严格的先后顺序，达成目的就行）
                rotateRight(parentOf(parentOf(x)));
            }
        } else {
            //父节点是右节点的情况
            Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));
            //对应于“父节点和叔父节点都为红色”，此时通过变色即可实现平衡
            if (colorOf(y) == RED) {
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(y, BLACK);
                setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                x = parentOf(parentOf(x));
            } else {
                //如果插入节点是黑色，插入的是左子节点，通过【右左节点旋转】（这里先进行父节点右旋）
                if (x == leftOf(parentOf(x))) {
                    x = parentOf(x);
                    rotateRight(x);
                }
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
                //进行祖父节点左旋（这里【变色】和【旋转】并没有严格的先后顺序，达成目的就行）
                rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
            }
        }
    }
    //根节点必须为黑色
    root.color = BLACK;
}

源码中通过 rotateLeft 进行【左旋】，通过 rotateRight 进行【右旋】。都非常类似，我们就看一下【左旋】的代码，【左旋】规则如下：“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”。

private void rotateLeft(Entry<K,V> p) {
    if (p != null) {
        /**
         * 断开当前节点p与其右子节点的关联，重新将节点p的右子节点的地址指向节点p的右子节点的左子节点
         * 这个时候节点r没有父节点
         */
        Entry<K,V> r = p.right;
        p.right = r.left;
        //将节点p作为节点r的父节点
        if (r.left != null)
            r.left.parent = p;
        //将节点p的父节点和r的父节点指向同一处
        r.parent = p.parent;
        //p的父节点为null，则将节点r设置为root
        if (p.parent == null)
            root = r;
        //如果节点p是左子节点，则将该左子节点替换为节点r
        else if (p.parent.left == p)
            p.parent.left = r;
        //如果节点p为右子节点，则将该右子节点替换为节点r
        else
            p.parent.right = r;
        //重新建立p与r的关系
        r.left = p;
        p.parent = r;
    }
}

就算是看了上面的注释还是并不清晰，看下图你就懂了

五. get 方法

get方法是通过二分查找的思想，我们看一下源码

public V get(Object key) {
    Entry<K,V> p = getEntry(key);
    return (p==null ? null : p.value);
}
/**
 * 从root节点开始遍历，通过二分查找逐步向下找
 * 第一次循环：从根节点开始，这个时候parent就是根节点，然后通过k.compareTo(p.key)比较传入的key和
 * 根节点的key值；
 * 如果传入的key<root.key, 那么继续在root的左子树中找，从root的左孩子节点（root.left）开始；
 * 如果传入的key>root.key, 那么继续在root的右子树中找，从root的右孩子节点（root.right）开始;
 * 如果恰好key==root.key，那么直接根据root节点的value值即可。
 * 后面的循环规则一样，当遍历到的当前节点作为起始节点，逐步往下找
 */
//默认排序情况下的查找
final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
    
    if (comparator != null)
        return getEntryUsingComparator(key);
    if (key == null)
        throw new NullPointerException();
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
    Entry<K,V> p = root;
    while (p != null) {
        int cmp = k.compareTo(p.key);
        if (cmp < 0)
            p = p.left;
        else if (cmp > 0)
            p = p.right;
        else
            return p;
    }
    return null;
}
/**
 * 从root节点开始遍历，通过二分查找逐步向下找
 * 第一次循环：从根节点开始，这个时候parent就是根节点，然后通过自定义的排序算法
 * cpr.compare(key, t.key)比较传入的key和根节点的key值，如果传入的key<root.key，那么
 * 继续在root的左子树中找，从root的左孩子节点（root.left）开始：如果传入的key>root.key,
 * 那么继续在root的右子树中找，从root的右孩子节点（root.right）开始;如果恰好key==root.key，
 * 那么直接根据root节点的value值即可。
 * 后面的循环规则一样，当遍历到的当前节点作为起始节点，逐步往下找
 */
//自定义排序规则下的查找
final Entry<K,V> getEntryUsingComparator(Object key) {
    @SuppressWarnings("unchecked")
    K k = (K) key;
    Comparator<? super K> cpr = comparator;
    if (cpr != null) {
        Entry<K,V> p = root;
        while (p != null) {
            int cmp = cpr.compare(k, p.key);
            if (cmp < 0)
                p = p.left;
            else if (cmp > 0)
                p = p.right;
            else
                return p;
        }
    }
    return null;
}

六. remove方法

remove方法可以分为两个步骤，先是找到这个节点，直接调用了上面介绍的getEntry(Object key)，这个步骤我们就不说了，直接说第二个步骤，找到后的删除操作。

public V remove(Object key) {
    Entry<K,V> p = getEntry(key);
    if (p == null)
        return null;

    V oldValue = p.value;
    deleteEntry(p);
    return oldValue;
}

通过deleteEntry(p)进行删除操作，删除操作的原理我们在前面已经讲过

1. 删除的是根节点，则直接将根节点置为null;
2. 待删除节点的左右子节点都为null，删除时将该节点置为null;
3. 待删除节点的左右子节点有一个有值，则用有值的节点替换该节点即可；
4. 待删除节点的左右子节点都不为null，则找前驱或者后继，将前驱或者后继的值复制到该节点中，然后删除前驱或者后继（前驱：左子树中值最大的节点，后继：右子树中值最小的节点）；

private void deleteEntry(Entry<K,V> p) {
    modCount++;
    size--;
	//当左右子节点都不为null时，通过successor(p)遍历红黑树找到前驱或者后继
    if (p.left != null && p.right != null) {
        Entry<K,V> s = successor(p);
        //将前驱或者后继的key和value复制到当前节点p中，然后删除节点s(通过将节点p引用指向s)
        p.key = s.key;
        p.value = s.value;
        p = s;
    } 
    Entry<K,V> replacement = (p.left != null ? p.left : p.right);
    /**
     * 至少有一个子节点不为null，直接用这个有值的节点替换掉当前节点，给replacement的parent属性赋值,给
     * parent节点的left属性和right属性赋值，同时要记住叶子节点必须为null,然后用fixAfterDeletion方法
     * 进行自平衡处理
     */
    if (replacement != null) {
        //将待删除节点的子节点挂到待删除节点的父节点上。
        replacement.parent = p.parent;
        if (p.parent == null)
            root = replacement;
        else if (p == p.parent.left)
            p.parent.left  = replacement;
        else
            p.parent.right = replacement;
        p.left = p.right = p.parent = null;
        /**
         * p如果是红色节点的话，那么其子节点replacement必然为红色的，并不影响红黑树的结构
         * 但如果p为黑色节点的话，那么其父节点以及子节点都可能是红色的，那么很明显可能会存在红色相连的情
         * 况，因此需要进行自平衡的调整
         */
        if (p.color == BLACK)
            fixAfterDeletion(replacement);
    } else if (p.parent == null) {//这种情况就不用多说了吧
        root = null;
    } else { 
        /**
         * 如果p节点为黑色，那么p节点删除后，就可能违背每个节点到其叶子节点路径上黑色节点数量一致的规则，
         * 因此需要进行自平衡的调整
         */ 
        if (p.color == BLACK)
            fixAfterDeletion(p);
        if (p.parent != null) {
            if (p == p.parent.left)
                p.parent.left = null;
            else if (p == p.parent.right)
                p.parent.right = null;
            p.parent = null;
        }
    }
}

操作的操作其实很简单，场景也不多，我们看一下删除后的自平衡操作方法fixAfterDeletion

private void fixAfterDeletion(Entry<K,V> x) {
    /**
     * 当x不是root节点且颜色为黑色时
     */
    while (x != root && colorOf(x) == BLACK) {
        /**
         * 首先分为两种情况，当前节点x是左节点或者当前节点x是右节点，这两种情况下面都是四种场景,这里通过
         * 代码分析一下x为左节点的情况，右节点可参考左节点理解，因为它们非常类似
         */
        if (x == leftOf(parentOf(x))) {
            Entry<K,V> sib = rightOf(parentOf(x));

            /**
             * 场景1：当x是左黑色节点，兄弟节点sib是红色节点
             * 兄弟节点由红转黑，父节点由黑转红，按父节点左旋，
             * 左旋后树的结构变化了，这时重新赋值sib，这个时候sib指向了x的兄弟节点
             */
            if (colorOf(sib) == RED) {
                setColor(sib, BLACK);
                setColor(parentOf(x), RED);
                rotateLeft(parentOf(x));
                sib = rightOf(parentOf(x));
            }

            /**
             * 场景2：节点x、x的兄弟节点sib、sib的左子节点和右子节点都为黑色时，需要将该节点sib由黑变
             * 红，同时将x指向当前x的父节点
             */
            if (colorOf(leftOf(sib))  == BLACK &&
                colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
                setColor(sib, RED);
                x = parentOf(x);
            } else {
                /**
                 * 场景3：节点x、x的兄弟节点sib、sib的右子节点都为黑色，sib的左子节点为红色时，
                 * 需要将sib左子节点设置为黑色，sib节点设置为红色，同时按sib右旋，再将sib指向x的
                 * 兄弟节点
                 */
                if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
                    setColor(leftOf(sib), BLACK);
                    setColor(sib, RED);
                    rotateRight(sib);
                    sib = rightOf(parentOf(x));
                }
                /**
                 * 场景4：节点x、x的兄弟节点sib都为黑色，而sib的左右子节点都为红色或者右子节点为红色、
                 * 左子节点为黑色，此时需要将sib节点的颜色设置成和x的父节点p相同的颜色，
                 * 设置x的父节点为黑色，设置sib右子节点为黑色，左旋x的父节点p，然后将x赋值为root
                 */
                setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(rightOf(sib), BLACK);
                rotateLeft(parentOf(x));
                x = root;
            }
        } else {//x是右节点的情况
            Entry<K,V> sib = leftOf(parentOf(x));

            if (colorOf(sib) == RED) {
                setColor(sib, BLACK);
                setColor(parentOf(x), RED);
                rotateRight(parentOf(x));
                sib = leftOf(parentOf(x));
            }

            if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK &&
                colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
                setColor(sib, RED);
                x = parentOf(x);
            } else {
                if (colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
                    setColor(rightOf(sib), BLACK);
                    setColor(sib, RED);
                    rotateLeft(sib);
                    sib = leftOf(parentOf(x));
                }
                setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
                setColor(parentOf(x), BLACK);
                setColor(leftOf(sib), BLACK);
                rotateRight(parentOf(x));
                x = root;
            }
        }
    }

    setColor(x, BLACK);
}

当待操作节点为左节点时，上面描述了四种场景，而且场景之间可以相互转换，如deleteEntry后进入了场景1，经过场景1的一些列操作后，红黑树的结构并没有调整完成，而是进入了场景2，场景2执行完成后跳出循环，将待操作节点设置为黑色，完成。我们下面用图来说明一下四种场景帮助理解，当然大家最好自己手动画一下。

场景1：

当x是左黑色节点，兄弟节点sib是红色节点，需要兄弟节点由红转黑，父节点由黑转红，按父节点左旋，左旋后树的结构变化了，这时重新赋值sib，这个时候sib指向了x的兄弟节点。

但经过这一系列操作后，并没有结束，而是可能到了场景2，或者场景3和4

场景2：

节点x、x的兄弟节点sib、sib的左子节点和右子节点都为黑色时，需要将该节点sib由黑变红，同时将x指向当前x的父节点

经过场景2的一系列操作后，循环就结束了，我们跳出循环，将节点x设置为黑色，自平衡调整完成。

场景3：

节点x、x的兄弟节点sib、sib的右子节点都为黑色，sib的左子节点为红色时，需要将sib左子节点设置为黑色，sib节点设置为红色，同时按sib右旋，再将sib指向x的兄弟节点

并没有完，场景3的一系列操作后，会进入到场景4

场景4：

节点x、x的兄弟节点sib都为黑色，而sib的左右子节点都为红色或者右子节点为红色、左子节点为黑色，此时需要将sib节点的颜色设置成和x的父节点p相同的颜色，设置x的父节点颜色为黑色，设置sib右孩子的颜色为黑色，左旋x的父节点p，然后将x赋值为root

四种场景讲完了，删除后的自平衡操作不太好理解，代码层面的已经弄明白了，但如果让我自己去实现的话，还是差了一些，还需要再研究。

七. 遍历

遍历比较简单，TreeMap的遍历可以使用map.values(), map.keySet()，map.entrySet()，map.forEach()，这里不再多说。

八. 总结

本文详细介绍了TreeMap的基本特点，并对其底层数据结构红黑树进行了回顾，同时讲述了其自动排序的原理，并从源码的角度结合红黑树图形对put方法、get方法、remove方法进行了讲解，最后简单提了一下遍历操作，若有不对之处，请批评指正，望共同进步，谢谢！

Java 集合系列12之 TreeMap详细介绍(源码解析)和使用示例

第1部分 TreeMap介绍

TreeMap 简介

TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的。
TreeMap 继承于AbstractMap，所以它是一个Map，即一个key-value集合。
TreeMap 实现了NavigableMap接口，意味着它支持一系列的导航方法。比如返回有序的key集合。
TreeMap 实现了Cloneable接口，意味着它能被克隆。
TreeMap 实现了java.io.Serializable接口，意味着它支持序列化。

TreeMap基于红黑树（Red-Black tree）实现。该映射根据其键的自然顺序进行排序，或者根据创建映射时提供的 Comparator 进行排序，具体取决于使用的构造方法。
TreeMap的基本操作 containsKey、get、put 和 remove 的时间复杂度是 log(n) 。
另外，TreeMap是非同步的。 它的iterator 方法返回的迭代器是fail-fastl的。

TreeMap的构造函数

// 默认构造函数。使用该构造函数，TreeMap中的元素按照自然排序进行排列。
TreeMap()

// 创建的TreeMap包含Map
TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> copyFrom)

// 指定Tree的比较器
TreeMap(Comparator<? super K> comparator)

// 创建的TreeSet包含copyFrom
TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> copyFrom)

TreeMap的API

Entry<K, V>                ceilingEntry(K key)
K                          ceilingKey(K key)
void                       clear()
Object                     clone()
Comparator<? super K>      comparator()
boolean                    containsKey(Object key)
NavigableSet<K>            descendingKeySet()
NavigableMap<K, V>         descendingMap()
Set<Entry<K, V>>           entrySet()
Entry<K, V>                firstEntry()
K                          firstKey()
Entry<K, V>                floorEntry(K key)
K                          floorKey(K key)
V                          get(Object key)
NavigableMap<K, V>         headMap(K to, boolean inclusive)
SortedMap<K, V>            headMap(K toExclusive)
Entry<K, V>                higherEntry(K key)
K                          higherKey(K key)
boolean                    isEmpty()
Set<K>                     keySet()
Entry<K, V>                lastEntry()
K                          lastKey()
Entry<K, V>                lowerEntry(K key)
K                          lowerKey(K key)
NavigableSet<K>            navigableKeySet()
Entry<K, V>                pollFirstEntry()
Entry<K, V>                pollLastEntry()
V                          put(K key, V value)
V                          remove(Object key)
int                        size()
SortedMap<K, V>            subMap(K fromInclusive, K toExclusive)
NavigableMap<K, V>         subMap(K from, boolean fromInclusive, K to, boolean toInclusive)
NavigableMap<K, V>         tailMap(K from, boolean inclusive)
SortedMap<K, V>            tailMap(K fromInclusive)

第2部分 TreeMap数据结构

TreeMap的继承关系

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractMap<K, V>
         ↳     java.util.TreeMap<K, V>

public class TreeMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {}

TreeMap与Map关系如下图：

从图中可以看出：
(01) TreeMap实现继承于AbstractMap，并且实现了NavigableMap接口。
(02) TreeMap的本质是R-B Tree(红黑树)，它包含几个重要的成员变量： root, size, comparator。
　　root 是红黑数的根节点。它是Entry类型，Entry是红黑数的节点，它包含了红黑数的6个基本组成成分：key(键)、value(值)、left(左孩子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)。Entry节点根据key进行排序，Entry节点包含的内容为value。
　　红黑数排序时，根据Entry中的key进行排序；Entry中的key比较大小是根据比较器comparator来进行判断的。
　　size是红黑数中节点的个数。

关于红黑数的具体算法，请参考"红黑树(一) 原理和算法详细介绍"。

第3部分 TreeMap源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解TreeMap的原理，下面对TreeMap源码代码作出分析。我们先给出源码内容，后面再对源码进行详细说明，当然，源码内容中也包含了详细的代码注释。读者阅读的时候，建议先看后面的说明，先建立一个整体印象；之后再阅读源码。

   1 package java.util;
   2 
   3 public class TreeMap<K,V>
   4 extends AbstractMap<K,V>
   5 implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
   6 {
   7 
   8     // 比较器。用来给TreeMap排序
   9     private final Comparator<? super K> comparator;
  10 
  11     // TreeMap是红黑树实现的，root是红黑书的根节点
  12     private transient Entry<K,V> root = null;
  13 
  14     // 红黑树的节点总数
  15     private transient int size = 0;
  16 
  17     // 记录红黑树的修改次数
  18     private transient int modCount = 0;
  19 
  20     // 默认构造函数
  21     public TreeMap() {
  22         comparator = null;
  23     }
  24 
  25     // 带比较器的构造函数
  26     public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
  27         this.comparator = comparator;
  28     }
  29 
  30     // 带Map的构造函数，Map会成为TreeMap的子集
  31     public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
  32         comparator = null;
  33         putAll(m);
  34     }
  35 
  36     // 带SortedMap的构造函数，SortedMap会成为TreeMap的子集
  37     public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
  38         comparator = m.comparator();
  39         try {
  40             buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
  41         } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
  42         } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
  43         }
  44     }
  45 
  46     public int size() {
  47         return size;
  48     }
  49 
  50     // 返回TreeMap中是否保护“键(key)”
  51     public boolean containsKey(Object key) {
  52         return getEntry(key) != null;
  53     }
  54 
  55     // 返回TreeMap中是否保护"值(value)"
  56     public boolean containsValue(Object value) {
  57         // getFirstEntry() 是返回红黑树的第一个节点
  58         // successor(e) 是获取节点e的后继节点
  59         for (Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e))
  60             if (valEquals(value, e.value))
  61                 return true;
  62         return false;
  63     }
  64 
  65     // 获取“键(key)”对应的“值(value)”
  66     public V get(Object key) {
  67         // 获取“键”为key的节点(p)
  68         Entry<K,V> p = getEntry(key);
  69         // 若节点(p)为null，返回null；否则，返回节点对应的值
  70         return (p==null ? null : p.value);
  71     }
  72 
  73     public Comparator<? super K> comparator() {
  74         return comparator;
  75     }
  76 
  77     // 获取第一个节点对应的key
  78     public K firstKey() {
  79         return key(getFirstEntry());
  80     }
  81 
  82     // 获取最后一个节点对应的key
  83     public K lastKey() {
  84         return key(getLastEntry());
  85     }
  86 
  87     // 将map中的全部节点添加到TreeMap中
  88     public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {
  89         // 获取map的大小
  90         int mapSize = map.size();
  91         // 如果TreeMap的大小是0,且map的大小不是0,且map是已排序的“key-value对”
  92         if (size==0 && mapSize!=0 && map instanceof SortedMap) {
  93             Comparator c = ((SortedMap)map).comparator();
  94             // 如果TreeMap和map的比较器相等；
  95             // 则将map的元素全部拷贝到TreeMap中，然后返回！
  96             if (c == comparator || (c != null && c.equals(comparator))) {
  97                 ++modCount;
  98                 try {
  99                     buildFromSorted(mapSize, map.entrySet().iterator(),
 100                                 null, null);
 101                 } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
 102                 } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
 103                 }
 104                 return;
 105             }
 106         }
 107         // 调用AbstractMap中的putAll();
 108         // AbstractMap中的putAll()又会调用到TreeMap的put()
 109         super.putAll(map);
 110     }
 111 
 112     // 获取TreeMap中“键”为key的节点
 113     final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
 114         // 若“比较器”为null，则通过getEntryUsingComparator()获取“键”为key的节点
 115         if (comparator != null)
 116             return getEntryUsingComparator(key);
 117         if (key == null)
 118             throw new NullPointerException();
 119         Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
 120         // 将p设为根节点
 121         Entry<K,V> p = root;
 122         while (p != null) {
 123             int cmp = k.compareTo(p.key);
 124             // 若“p的key” < key，则p=“p的左孩子”
 125             if (cmp < 0)
 126                 p = p.left;
 127             // 若“p的key” > key，则p=“p的左孩子”
 128             else if (cmp > 0)
 129                 p = p.right;
 130             // 若“p的key” = key，则返回节点p
 131             else
 132                 return p;
 133         }
 134         return null;
 135     }
 136 
 137     // 获取TreeMap中“键”为key的节点(对应TreeMap的比较器不是null的情况)
 138     final Entry<K,V> getEntryUsingComparator(Object key) {
 139         K k = (K) key;
 140         Comparator<? super K> cpr = comparator;
 141         if (cpr != null) {
 142             // 将p设为根节点
 143             Entry<K,V> p = root;
 144             while (p != null) {
 145                 int cmp = cpr.compare(k, p.key);
 146                 // 若“p的key” < key，则p=“p的左孩子”
 147                 if (cmp < 0)
 148                     p = p.left;
 149                 // 若“p的key” > key，则p=“p的左孩子”
 150                 else if (cmp > 0)
 151                     p = p.right;
 152                 // 若“p的key” = key，则返回节点p
 153                 else
 154                     return p;
 155             }
 156         }
 157         return null;
 158     }
 159 
 160     // 获取TreeMap中不小于key的最小的节点；
 161     // 若不存在(即TreeMap中所有节点的键都比key大)，就返回null
 162     final Entry<K,V> getCeilingEntry(K key) {
 163         Entry<K,V> p = root;
 164         while (p != null) {
 165             int cmp = compare(key, p.key);
 166             // 情况一：若“p的key” > key。
 167             // 若 p 存在左孩子，则设 p=“p的左孩子”；
 168             // 否则，返回p
 169             if (cmp < 0) {
 170                 if (p.left != null)
 171                     p = p.left;
 172                 else
 173                     return p;
 174             // 情况二：若“p的key” < key。
 175             } else if (cmp > 0) {
 176                 // 若 p 存在右孩子，则设 p=“p的右孩子”
 177                 if (p.right != null) {
 178                     p = p.right;
 179                 } else {
 180                     // 若 p 不存在右孩子，则找出 p 的后继节点，并返回
 181                     // 注意：这里返回的 “p的后继节点”有2种可能性：第一，null；第二，TreeMap中大于key的最小的节点。
 182                     //   理解这一点的核心是，getCeilingEntry是从root开始遍历的。
 183                     //   若getCeilingEntry能走到这一步，那么，它之前“已经遍历过的节点的key”都 > key。
 184                     //   能理解上面所说的，那么就很容易明白，为什么“p的后继节点”又2种可能性了。
 185                     Entry<K,V> parent = p.parent;
 186                     Entry<K,V> ch = p;
 187                     while (parent != null && ch == parent.right) {
 188                         ch = parent;
 189                         parent = parent.parent;
 190                     }
 191                     return parent;
 192                 }
 193             // 情况三：若“p的key” = key。
 194             } else
 195                 return p;
 196         }
 197         return null;
 198     }
 199 
 200     // 获取TreeMap中不大于key的最大的节点；
 201     // 若不存在(即TreeMap中所有节点的键都比key小)，就返回null
 202     // getFloorEntry的原理和getCeilingEntry类似，这里不再多说。
 203     final Entry<K,V> getFloorEntry(K key) {
 204         Entry<K,V> p = root;
 205         while (p != null) {
 206             int cmp = compare(key, p.key);
 207             if (cmp > 0) {
 208                 if (p.right != null)
 209                     p = p.right;
 210                 else
 211                     return p;
 212             } else if (cmp < 0) {
 213                 if (p.left != null) {
 214                     p = p.left;
 215                 } else {
 216                     Entry<K,V> parent = p.parent;
 217                     Entry<K,V> ch = p;
 218                     while (parent != null && ch == parent.left) {
 219                         ch = parent;
 220                         parent = parent.parent;
 221                     }
 222                     return parent;
 223                 }
 224             } else
 225                 return p;
 226 
 227         }
 228         return null;
 229     }
 230 
 231     // 获取TreeMap中大于key的最小的节点。
 232     // 若不存在，就返回null。
 233     //   请参照getCeilingEntry来对getHigherEntry进行理解。
 234     final Entry<K,V> getHigherEntry(K key) {
 235         Entry<K,V> p = root;
 236         while (p != null) {
 237             int cmp = compare(key, p.key);
 238             if (cmp < 0) {
 239                 if (p.left != null)
 240                     p = p.left;
 241                 else
 242                     return p;
 243             } else {
 244                 if (p.right != null) {
 245                     p = p.right;
 246                 } else {
 247                     Entry<K,V> parent = p.parent;
 248                     Entry<K,V> ch = p;
 249                     while (parent != null && ch == parent.right) {
 250                         ch = parent;
 251                         parent = parent.parent;
 252                     }
 253                     return parent;
 254                 }
 255             }
 256         }
 257         return null;
 258     }
 259 
 260     // 获取TreeMap中小于key的最大的节点。
 261     // 若不存在，就返回null。
 262     //   请参照getCeilingEntry来对getLowerEntry进行理解。
 263     final Entry<K,V> getLowerEntry(K key) {
 264         Entry<K,V> p = root;
 265         while (p != null) {
 266             int cmp = compare(key, p.key);
 267             if (cmp > 0) {
 268                 if (p.right != null)
 269                     p = p.right;
 270                 else
 271                     return p;
 272             } else {
 273                 if (p.left != null) {
 274                     p = p.left;
 275                 } else {
 276                     Entry<K,V> parent = p.parent;
 277                     Entry<K,V> ch = p;
 278                     while (parent != null && ch == parent.left) {
 279                         ch = parent;
 280                         parent = parent.parent;
 281                     }
 282                     return parent;
 283                 }
 284             }
 285         }
 286         return null;
 287     }
 288 
 289     // 将“key, value”添加到TreeMap中
 290     // 理解TreeMap的前提是掌握“红黑树”。
 291     // 若理解“红黑树中添加节点”的算法，则很容易理解put。
 292     public V put(K key, V value) {
 293         Entry<K,V> t = root;
 294         // 若红黑树为空，则插入根节点
 295         if (t == null) {
 296         // TBD:
 297         // 5045147: (coll) Adding null to an empty TreeSet should
 298         // throw NullPointerException
 299         //
 300         // compare(key, key); // type check
 301             root = new Entry<K,V>(key, value, null);
 302             size = 1;
 303             modCount++;
 304             return null;
 305         }
 306         int cmp;
 307         Entry<K,V> parent;
 308         // split comparator and comparable paths
 309         Comparator<? super K> cpr = comparator;
 310         // 在二叉树(红黑树是特殊的二叉树)中，找到(key, value)的插入位置。
 311         // 红黑树是以key来进行排序的，所以这里以key来进行查找。
 312         if (cpr != null) {
 313             do {
 314                 parent = t;
 315                 cmp = cpr.compare(key, t.key);
 316                 if (cmp < 0)
 317                     t = t.left;
 318                 else if (cmp > 0)
 319                     t = t.right;
 320                 else
 321                     return t.setValue(value);
 322             } while (t != null);
 323         }
 324         else {
 325             if (key == null)
 326                 throw new NullPointerException();
 327             Comparable<? super K> k = (Comparable<? super K>) key;
 328             do {
 329                 parent = t;
 330                 cmp = k.compareTo(t.key);
 331                 if (cmp < 0)
 332                     t = t.left;
 333                 else if (cmp > 0)
 334                     t = t.right;
 335                 else
 336                     return t.setValue(value);
 337             } while (t != null);
 338         }
 339         // 新建红黑树的节点(e)
 340         Entry<K,V> e = new Entry<K,V>(key, value, parent);
 341         if (cmp < 0)
 342             parent.left = e;
 343         else
 344             parent.right = e;
 345         // 红黑树插入节点后，不再是一颗红黑树；
 346         // 这里通过fixAfterInsertion的处理，来恢复红黑树的特性。
 347         fixAfterInsertion(e);
 348         size++;
 349         modCount++;
 350         return null;
 351     }
 352 
 353     // 删除TreeMap中的键为key的节点，并返回节点的值
 354     public V remove(Object key) {
 355         // 找到键为key的节点
 356         Entry<K,V> p = getEntry(key);
 357         if (p == null)
 358             return null;
 359 
 360         // 保存节点的值
 361         V oldValue = p.value;
 362         // 删除节点
 363         deleteEntry(p);
 364         return oldValue;
 365     }
 366 
 367     // 清空红黑树
 368     public void clear() {
 369         modCount++;
 370         size = 0;
 371         root = null;
 372     }
 373 
 374     // 克隆一个TreeMap，并返回Object对象
 375     public Object clone() {
 376         TreeMap<K,V> clone = null;
 377         try {
 378             clone = (TreeMap<K,V>) super.clone();
 379         } catch (CloneNotSupportedException e) {
 380             throw new InternalError();
 381         }
 382 
 383         // Put clone into "virgin" state (except for comparator)
 384         clone.root = null;
 385         clone.size = 0;
 386         clone.modCount = 0;
 387         clone.entrySet = null;
 388         clone.navigableKeySet = null;
 389         clone.descendingMap = null;
 390 
 391         // Initialize clone with our mappings
 392         try {
 393             clone.buildFromSorted(size, entrySet().iterator(), null, null);
 394         } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
 395         } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
 396         }
 397 
 398         return clone;
 399     }
 400 
 401     // 获取第一个节点(对外接口)。
 402     public Map.Entry<K,V> firstEntry() {
 403         return exportEntry(getFirstEntry());
 404     }
 405 
 406     // 获取最后一个节点(对外接口)。
 407     public Map.Entry<K,V> lastEntry() {
 408         return exportEntry(getLastEntry());
 409     }
 410 
 411     // 获取第一个节点，并将改节点从TreeMap中删除。
 412     public Map.Entry<K,V> pollFirstEntry() {
 413         // 获取第一个节点
 414         Entry<K,V> p = getFirstEntry();
 415         Map.Entry<K,V> result = exportEntry(p);
 416         // 删除第一个节点
 417         if (p != null)
 418             deleteEntry(p);
 419         return result;
 420     }
 421 
 422     // 获取最后一个节点，并将改节点从TreeMap中删除。
 423     public Map.Entry<K,V> pollLastEntry() {
 424         // 获取最后一个节点
 425         Entry<K,V> p = getLastEntry();
 426         Map.Entry<K,V> result = exportEntry(p);
 427         // 删除最后一个节点
 428         if (p != null)
 429             deleteEntry(p);
 430         return result;
 431     }
 432 
 433     // 返回小于key的最大的键值对，没有的话返回null
 434     public Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) {
 435         return exportEntry(getLowerEntry(key));
 436     }
 437 
 438     // 返回小于key的最大的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
 439     public K lowerKey(K key) {
 440         return keyOrNull(getLowerEntry(key));
 441     }
 442 
 443     // 返回不大于key的最大的键值对，没有的话返回null
 444     public Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) {
 445         return exportEntry(getFloorEntry(key));
 446     }
 447 
 448     // 返回不大于key的最大的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
 449     public K floorKey(K key) {
 450         return keyOrNull(getFloorEntry(key));
 451     }
 452 
 453     // 返回不小于key的最小的键值对，没有的话返回null
 454     public Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {
 455         return exportEntry(getCeilingEntry(key));
 456     }
 457 
 458     // 返回不小于key的最小的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
 459     public K ceilingKey(K key) {
 460         return keyOrNull(getCeilingEntry(key));
 461     }
 462 
 463     // 返回大于key的最小的键值对，没有的话返回null
 464     public Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {
 465         return exportEntry(getHigherEntry(key));
 466     }
 467 
 468     // 返回大于key的最小的键值对所对应的KEY，没有的话返回null
 469     public K higherKey(K key) {
 470         return keyOrNull(getHigherEntry(key));
 471     }
 472 
 473     // TreeMap的红黑树节点对应的集合
 474     private transient EntrySet entrySet = null;
 475     // KeySet为KeySet导航类
 476     private transient KeySet<K> navigableKeySet = null;
 477     // descendingMap为键值对的倒序“映射”
 478     private transient NavigableMap<K,V> descendingMap = null;
 479 
 480     // 返回TreeMap的“键的集合”
 481     public Set<K> keySet() {
 482         return navigableKeySet();
 483     }
 484 
 485     // 获取“可导航”的Key的集合
 486     // 实际上是返回KeySet类的对象。
 487     public NavigableSet<K> navigableKeySet() {
 488         KeySet<K> nks = navigableKeySet;
 489         return (nks != null) ? nks : (navigableKeySet = new KeySet(this));
 490     }
 491 
 492     // 返回“TreeMap的值对应的集合”
 493     public Collection<V> values() {
 494         Collection<V> vs = values;
 495         return (vs != null) ? vs : (values = new Values());
 496     }
 497 
 498     // 获取TreeMap的Entry的集合，实际上是返回EntrySet类的对象。
 499     public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
 500         EntrySet es = entrySet;
 501         return (es != null) ? es : (entrySet = new EntrySet());
 502     }
 503 
 504     // 获取TreeMap的降序Map
 505     // 实际上是返回DescendingSubMap类的对象
 506     public NavigableMap<K, V> descendingMap() {
 507         NavigableMap<K, V> km = descendingMap;
 508         return (km != null) ? km :
 509             (descendingMap = new DescendingSubMap(this,
 510                                                   true, null, true,
 511                                                   true, null, true));
 512     }
 513 
 514     // 获取TreeMap的子Map
 515     // 范围是从fromKey 到 toKey；fromInclusive是是否包含fromKey的标记，toInclusive是是否包含toKey的标记
 516     public NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive,
 517                                     K toKey,   boolean toInclusive) {
 518         return new AscendingSubMap(this,
 519                                    false, fromKey, fromInclusive,
 520                                    false, toKey,   toInclusive);
 521     }
 522 
 523     // 获取“Map的头部”
 524     // 范围从第一个节点 到 toKey, inclusive是是否包含toKey的标记
 525     public NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive) {
 526         return new AscendingSubMap(this,
 527                                    true,  null,  true,
 528                                    false, toKey, inclusive);
 529     }
 530 
 531     // 获取“Map的尾部”。
 532     // 范围是从 fromKey 到 最后一个节点，inclusive是是否包含fromKey的标记
 533     public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive) {
 534         return new AscendingSubMap(this,
 535                                    false, fromKey, inclusive,
 536                                    true,  null,    true);
 537     }
 538 
 539     // 获取“子Map”。
 540     // 范围是从fromKey(包括) 到 toKey(不包括)
 541     public SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) {
 542         return subMap(fromKey, true, toKey, false);
 543     }
 544 
 545     // 获取“Map的头部”。
 546     // 范围从第一个节点 到 toKey(不包括)
 547     public SortedMap<K,V> headMap(K toKey) {
 548         return headMap(toKey, false);
 549     }
 550 
 551     // 获取“Map的尾部”。
 552     // 范围是从 fromKey(包括) 到 最后一个节点
 553     public SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) {
 554         return tailMap(fromKey, true);
 555     }
 556 
 557     // ”TreeMap的值的集合“对应的类，它集成于AbstractCollection
 558     class Values extends AbstractCollection<V> {
 559         // 返回迭代器
 560         public Iterator<V> iterator() {
 561             return new ValueIterator(getFirstEntry());
 562         }
 563 
 564         // 返回个数
 565         public int size() {
 566             return TreeMap.this.size();
 567         }
 568 
 569         // "TreeMap的值的集合"中是否包含"对象o"
 570         public boolean contains(Object o) {
 571             return TreeMap.this.containsValue(o);
 572         }
 573 
 574         // 删除"TreeMap的值的集合"中的"对象o"
 575         public boolean remove(Object o) {
 576             for (Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e)) {
 577                 if (valEquals(e.getValue(), o)) {
 578                     deleteEntry(e);
 579                     return true;
 580                 }
 581             }
 582             return false;
 583         }
 584 
 585         // 清空删除"TreeMap的值的集合"
 586         public void clear() {
 587             TreeMap.this.clear();
 588         }
 589     }
 590 
 591     // EntrySet是“TreeMap的所有键值对组成的集合”，
 592     // EntrySet集合的单位是单个“键值对”。
 593     class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
 594         public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
 595             return new EntryIterator(getFirstEntry());
 596         }
 597 
 598         // EntrySet中是否包含“键值对Object”
 599         public boolean contains(Object o) {
 600             if (!(o instanceof Map.Entry))
 601                 return false;
 602             Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
 603             V value = entry.getValue();
 604             Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
 605             return p != null && valEquals(p.getValue(), value);
 606         }
 607 
 608         // 删除EntrySet中的“键值对Object”
 609         public boolean remove(Object o) {
 610             if (!(o instanceof Map.Entry))
 611                 return false;
 612             Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
 613             V value = entry.getValue();
 614             Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
 615             if (p != null && valEquals(p.getValue(), value)) {
 616                 deleteEntry(p);
 617                 return true;
 618             }
 619             return false;
 620         }
 621 
 622         // 返回EntrySet中元素个数
 623         public int size() {
 624             return TreeMap.this.size();
 625         }
 626 
 627         // 清空EntrySet
 628         public void clear() {
 629             TreeMap.this.clear();
 630         }
 631     }
 632 
 633     // 返回“TreeMap的KEY组成的迭代器(顺序)”
 634     Iterator<K> keyIterator() {
 635         return new KeyIterator(getFirstEntry());
 636     }
 637 
 638     // 返回“TreeMap的KEY组成的迭代器(逆序)”
 639     Iterator<K> descendingKeyIterator() {
 640         return new DescendingKeyIterator(getLastEntry());
 641     }
 642 
 643     // KeySet是“TreeMap中所有的KEY组成的集合”
 644     // KeySet继承于AbstractSet，而且实现了NavigableSet接口。
 645     static final class KeySet<E> extends AbstractSet<E> implements NavigableSet<E> {
 646         // NavigableMap成员，KeySet是通过NavigableMap实现的
 647         private final NavigableMap<E, Object> m;
 648         KeySet(NavigableMap<E,Object> map) { m = map; }
 649 
 650         // 升序迭代器
 651         public Iterator<E> iterator() {
 652             // 若是TreeMap对象，则调用TreeMap的迭代器keyIterator()
 653             // 否则，调用TreeMap子类NavigableSubMap的迭代器keyIterator()
 654             if (m instanceof TreeMap)
 655                 return ((TreeMap<E,Object>)m).keyIterator();
 656             else
 657                 return (Iterator<E>)(((TreeMap.NavigableSubMap)m).keyIterator());
 658         }
 659 
 660         // 降序迭代器
 661         public Iterator<E> descendingIterator() {
 662             // 若是TreeMap对象，则调用TreeMap的迭代器descendingKeyIterator()
 663             // 否则，调用TreeMap子类NavigableSubMap的迭代器descendingKeyIterator()
 664             if (m instanceof TreeMap)
 665                 return ((TreeMap<E,Object>)m).descendingKeyIterator();
 666             else
 667                 return (Iterator<E>)(((TreeMap.NavigableSubMap)m).descendingKeyIterator());
 668         }
 669 
 670         public int size() { return m.size(); }
 671         public boolean isEmpty() { return m.isEmpty(); }
 672         public boolean contains(Object o) { return m.containsKey(o); }
 673         public void clear() { m.clear(); }
 674         public E lower(E e) { return m.lowerKey(e); }
 675         public E floor(E e) { return m.floorKey(e); }
 676         public E ceiling(E e) { return m.ceilingKey(e); }
 677         public E higher(E e) { return m.higherKey(e); }
 678         public E first() { return m.firstKey(); }
 679         public E last() { return m.lastKey(); }
 680         public Comparator<? super E> comparator() { return m.comparator(); }
 681         public E pollFirst() {
 682             Map.Entry<E,Object> e = m.pollFirstEntry();
 683             return e == null? null : e.getKey();
 684         }
 685         public E pollLast() {
 686             Map.Entry<E,Object> e = m.pollLastEntry();
 687             return e == null? null : e.getKey();
 688         }
 689         public boolean remove(Object o) {
 690             int oldSize = size();
 691             m.remove(o);
 692             return size() != oldSize;
 693         }
 694         public NavigableSet<E> subSet(E fromElement, boolean fromInclusive,
 695                                       E toElement,   boolean toInclusive) {
 696             return new TreeSet<E>(m.subMap(fromElement, fromInclusive,
 697                                            toElement,   toInclusive));
 698         }
 699         public NavigableSet<E> headSet(E toElement, boolean inclusive) {
 700             return new TreeSet<E>(m.headMap(toElement, inclusive));
 701         }
 702         public NavigableSet<E> tailSet(E fromElement, boolean inclusive) {
 703             return new TreeSet<E>(m.tailMap(fromElement, inclusive));
 704         }
 705         public SortedSet<E> subSet(E fromElement, E toElement) {
 706             return subSet(fromElement, true, toElement, false);
 707         }
 708         public SortedSet<E> headSet(E toElement) {
 709             return headSet(toElement, false);
 710         }
 711         public SortedSet<E> tailSet(E fromElement) {
 712             return tailSet(fromElement, true);
 713         }
 714         public NavigableSet<E> descendingSet() {
 715             return new TreeSet(m.descendingMap());
 716         }
 717     }
 718 
 719     // 它是TreeMap中的一个抽象迭代器，实现了一些通用的接口。
 720     abstract class PrivateEntryIterator<T> implements Iterator<T> {
 721         // 下一个元素
 722         Entry<K,V> next;
 723         // 上一次返回元素
 724         Entry<K,V> lastReturned;
 725         // 期望的修改次数，用于实现fast-fail机制
 726         int expectedModCount;
 727 
 728         PrivateEntryIterator(Entry<K,V> first) {
 729             expectedModCount = modCount;
 730             lastReturned = null;
 731             next = first;
 732         }
 733 
 734         public final boolean hasNext() {
 735             return next != null;
 736         }
 737 
 738         // 获取下一个节点
 739         final Entry<K,V> nextEntry() {
 740             Entry<K,V> e = next;
 741             if (e == null)
 742                 throw new NoSuchElementException();
 743             if (modCount != expectedModCount)
 744                 throw new ConcurrentModificationException();
 745             next = successor(e);
 746             lastReturned = e;
 747             return e;
 748         }
 749 
 750         // 获取上一个节点
 751         final Entry<K,V> prevEntry() {
 752             Entry<K,V> e = next;
 753             if (e == null)
 754                 throw new NoSuchElementException();
 755             if (modCount != expectedModCount)
 756                 throw new ConcurrentModificationException();
 757             next = predecessor(e);
 758             lastReturned = e;
 759             return e;
 760         }
 761 
 762         // 删除当前节点
 763         public void remove() {
 764             if (lastReturned == null)
 765                 throw new IllegalStateException();
 766             if (modCount != expectedModCount)
 767                 throw new ConcurrentModificationException();
 768             // 这里重点强调一下“为什么当lastReturned的左右孩子都不为空时，要将其赋值给next”。
 769             // 目的是为了“删除lastReturned节点之后，next节点指向的仍然是下一个节点”。
 770             //     根据“红黑树”的特性可知：
 771             //     当被删除节点有两个儿子时。那么，首先把“它的后继节点的内容”复制给“该节点的内容”；之后，删除“它的后继节点”。
 772             //     这意味着“当被删除节点有两个儿子时，删除当前节点之后，'新的当前节点'实际上是‘原有的后继节点(即下一个节点)’”。
 773             //     而此时next仍然指向"新的当前节点"。也就是说next是仍然是指向下一个节点；能继续遍历红黑树。
 774             if (lastReturned.left != null && lastReturned.right != null)
 775                 next = lastReturned;
 776             deleteEntry(lastReturned);
 777             expectedModCount = modCount;
 778             lastReturned = null;
 779         }
 780     }
 781 
 782     // TreeMap的Entry对应的迭代器
 783     final class EntryIterator extends PrivateEntryIterator<Map.Entry<K,V>> {
 784         EntryIterator(Entry<K,V> first) {
 785             super(first);
 786         }
 787         public Map.Entry<K,V> next() {
 788             return nextEntry();
 789         }
 790     }
 791 
 792     // TreeMap的Value对应的迭代器
 793     final class ValueIterator extends PrivateEntryIterator<V> {
 794         ValueIterator(Entry<K,V> first) {
 795             super(first);
 796         }
 797         public V next() {
 798             return nextEntry().value;
 799         }
 800     }
 801 
 802     // reeMap的KEY组成的迭代器(顺序)
 803     final class KeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
 804         KeyIterator(Entry<K,V> first) {
 805             super(first);
 806         }
 807         public K next() {
 808             return nextEntry().key;
 809         }
 810     }
 811 
 812     // TreeMap的KEY组成的迭代器(逆序)
 813     final class DescendingKeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
 814         DescendingKeyIterator(Entry<K,V> first) {
 815             super(first);
 816         }
 817         public K next() {
 818             return prevEntry().key;
 819         }
 820     }
 821 
 822     // 比较两个对象的大小
 823     final int compare(Object k1, Object k2) {
 824         return comparator==null ? ((Comparable<? super K>)k1).compareTo((K)k2)
 825             : comparator.compare((K)k1, (K)k2);
 826     }
 827 
 828     // 判断两个对象是否相等
 829     final static boolean valEquals(Object o1, Object o2) {
 830         return (o1==null ? o2==null : o1.equals(o2));
 831     }
 832 
 833     // 返回“Key-Value键值对”的一个简单拷贝(AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>对象)
 834     // 可用来读取“键值对”的值
 835     static <K,V> Map.Entry<K,V> exportEntry(TreeMap.Entry<K,V> e) {
 836         return e == null? null :
 837             new AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>(e);
 838     }
 839 
 840     // 若“键值对”不为null，则返回KEY；否则，返回null
 841     static <K,V> K keyOrNull(TreeMap.Entry<K,V> e) {
 842         return e == null? null : e.key;
 843     }
 844 
 845     // 若“键值对”不为null，则返回KEY；否则，抛出异常
 846     static <K> K key(Entry<K,?> e) {
 847         if (e==null)
 848             throw new NoSuchElementException();
 849         return e.key;
 850     }
 851 
 852     // TreeMap的SubMap，它一个抽象类，实现了公共操作。
 853     // 它包括了"(升序)AscendingSubMap"和"(降序)DescendingSubMap"两个子类。
 854     static abstract class NavigableSubMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
 855         implements NavigableMap<K,V>, java.io.Serializable {
 856         // TreeMap的拷贝
 857         final TreeMap<K,V> m;
 858         // lo是“子Map范围的最小值”，hi是“子Map范围的最大值”；
 859         // loInclusive是“是否包含lo的标记”，hiInclusive是“是否包含hi的标记”
 860         // fromStart是“表示是否从第一个节点开始计算”，
 861         // toEnd是“表示是否计算到最后一个节点      ”
 862         final K lo, hi;      
 863         final boolean fromStart, toEnd;
 864         final boolean loInclusive, hiInclusive;
 865 
 866         // 构造函数
 867         NavigableSubMap(TreeMap<K,V> m,
 868                         boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
 869                         boolean toEnd,     K hi, boolean hiInclusive) {
 870             if (!fromStart && !toEnd) {
 871                 if (m.compare(lo, hi) > 0)
 872                     throw new IllegalArgumentException("fromKey > toKey");
 873             } else {
 874                 if (!fromStart) // type check
 875                     m.compare(lo, lo);
 876                 if (!toEnd)
 877                     m.compare(hi, hi);
 878             }
 879 
 880             this.m = m;
 881             this.fromStart = fromStart;
 882             this.lo = lo;
 883             this.loInclusive = loInclusive;
 884             this.toEnd = toEnd;
 885             this.hi = hi;
 886             this.hiInclusive = hiInclusive;
 887         }
 888 
 889         // 判断key是否太小
 890         final boolean tooLow(Object key) {
 891             // 若该SubMap不包括“起始节点”，
 892             // 并且，“key小于最小键(lo)”或者“key等于最小键(lo)，但最小键却没包括在该SubMap内”
 893             // 则判断key太小。其余情况都不是太小！
 894             if (!fromStart) {
 895                 int c = m.compare(key, lo);
 896                 if (c < 0 || (c == 0 && !loInclusive))
 897                     return true;
 898             }
 899             return false;
 900         }
 901 
 902         // 判断key是否太大
 903         final boolean tooHigh(Object key) {
 904             // 若该SubMap不包括“结束节点”，
 905             // 并且，“key大于最大键(hi)”或者“key等于最大键(hi)，但最大键却没包括在该SubMap内”
 906             // 则判断key太大。其余情况都不是太大！
 907             if (!toEnd) {
 908                 int c = m.compare(key, hi);
 909                 if (c > 0 || (c == 0 && !hiInclusive))
 910                     return true;
 911             }
 912             return false;
 913         }
 914 
 915         // 判断key是否在“lo和hi”开区间范围内
 916         final boolean inRange(Object key) {
 917             return !tooLow(key) && !tooHigh(key);
 918         }
 919 
 920         // 判断key是否在封闭区间内
 921         final boolean inClosedRange(Object key) {
 922             return (fromStart || m.compare(key, lo) >= 0)
 923                 && (toEnd || m.compare(hi, key) >= 0);
 924         }
 925 
 926         // 判断key是否在区间内, inclusive是区间开关标志
 927         final boolean inRange(Object key, boolean inclusive) {
 928             return inclusive ? inRange(key) : inClosedRange(key);
 929         }
 930 
 931         // 返回最低的Entry
 932         final TreeMap.Entry<K,V> absLowest() {
 933         // 若“包含起始节点”，则调用getFirstEntry()返回第一个节点
 934         // 否则的话，若包括lo，则调用getCeilingEntry(lo)获取大于/等于lo的最小的Entry;
 935         //           否则，调用getHigherEntry(lo)获取大于lo的最小Entry
 936         TreeMap.Entry<K,V> e =
 937                 (fromStart ?  m.getFirstEntry() :
 938                  (loInclusive ? m.getCeilingEntry(lo) :
 939                                 m.getHigherEntry(lo)));
 940             return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
 941         }
 942 
 943         // 返回最高的Entry
 944         final TreeMap.Entry<K,V> absHighest() {
 945         // 若“包含结束节点”，则调用getLastEntry()返回最后一个节点
 946         // 否则的话，若包括hi，则调用getFloorEntry(hi)获取小于/等于hi的最大的Entry;
 947         //           否则，调用getLowerEntry(hi)获取大于hi的最大Entry
 948         TreeMap.Entry<K,V> e =
 949         TreeMap.Entry<K,V> e =
 950                 (toEnd ?  m.getLastEntry() :
 951                  (hiInclusive ?  m.getFloorEntry(hi) :
 952                                  m.getLowerEntry(hi)));
 953             return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
 954         }
 955 
 956         // 返回"大于/等于key的最小的Entry"
 957         final TreeMap.Entry<K,V> absCeiling(K key) {
 958             // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于/等于key的最小Entry”
 959             // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了！
 960             if (tooLow(key))
 961                 return absLowest();
 962             // 获取“大于/等于key的最小Entry”
 963         TreeMap.Entry<K,V> e = m.getCeilingEntry(key);
 964             return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
 965         }
 966 
 967         // 返回"大于key的最小的Entry"
 968         final TreeMap.Entry<K,V> absHigher(K key) {
 969             // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于key的最小Entry”
 970             // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了,而不一定是“大于key的最小Entry”！
 971             if (tooLow(key))
 972                 return absLowest();
 973             // 获取“大于key的最小Entry”
 974         TreeMap.Entry<K,V> e = m.getHigherEntry(key);
 975             return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
 976         }
 977 
 978         // 返回"小于/等于key的最大的Entry"
 979         final TreeMap.Entry<K,V> absFloor(K key) {
 980             // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于/等于key的最大Entry”
 981             // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了！
 982             if (tooHigh(key))
 983                 return absHighest();
 984         // 获取"小于/等于key的最大的Entry"
 985         TreeMap.Entry<K,V> e = m.getFloorEntry(key);
 986             return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
 987         }
 988 
 989         // 返回"小于key的最大的Entry"
 990         final TreeMap.Entry<K,V> absLower(K key) {
 991             // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于key的最大Entry”
 992             // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了,而不一定是“小于key的最大Entry”！
 993             if (tooHigh(key))
 994                 return absHighest();
 995         // 获取"小于key的最大的Entry"
 996         TreeMap.Entry<K,V> e = m.getLowerEntry(key);
 997             return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
 998         }
 999 
1000         // 返回“大于最大节点中的最小节点”，不存在的话，返回null
1001         final TreeMap.Entry<K,V> absHighFence() {
1002             return (toEnd ? null : (hiInclusive ?
1003                                     m.getHigherEntry(hi) :
1004                                     m.getCeilingEntry(hi)));
1005         }
1006 
1007         // 返回“小于最小节点中的最大节点”，不存在的话，返回null
1008         final TreeMap.Entry<K,V> absLowFence() {
1009             return (fromStart ? null : (loInclusive ?
1010                                         m.getLowerEntry(lo) :
1011                                         m.getFloorEntry(lo)));
1012         }
1013 
1014         // 下面几个abstract方法是需要NavigableSubMap的实现类实现的方法
1015         abstract TreeMap.Entry<K,V> subLowest();
1016         abstract TreeMap.Entry<K,V> subHighest();
1017         abstract TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key);
1018         abstract TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key);
1019         abstract TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key);
1020         abstract TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key);
1021         // 返回“顺序”的键迭代器
1022         abstract Iterator<K> keyIterator();
1023         // 返回“逆序”的键迭代器
1024         abstract Iterator<K> descendingKeyIterator();
1025 
1026         // 返回SubMap是否为空。空的话，返回true，否则返回false
1027         public boolean isEmpty() {
1028             return (fromStart && toEnd) ? m.isEmpty() : entrySet().isEmpty();
1029         }
1030 
1031         // 返回SubMap的大小
1032         public int size() {
1033             return (fromStart && toEnd) ? m.size() : entrySet().size();
1034         }
1035 
1036         // 返回SubMap是否包含键key
1037         public final boolean containsKey(Object key) {
1038             return inRange(key) && m.containsKey(key);
1039         }
1040 
1041         // 将key-value 插入SubMap中
1042         public final V put(K key, V value) {
1043             if (!inRange(key))
1044                 throw new IllegalArgumentException("key out of range");
1045             return m.put(key, value);
1046         }
1047 
1048         // 获取key对应值
1049         public final V get(Object key) {
1050             return !inRange(key)? null :  m.get(key);
1051         }
1052 
1053         // 删除key对应的键值对
1054         public final V remove(Object key) {
1055             return !inRange(key)? null  : m.remove(key);
1056         }
1057 
1058         // 获取“大于/等于key的最小键值对”
1059         public final Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {
1060             return exportEntry(subCeiling(key));
1061         }
1062 
1063         // 获取“大于/等于key的最小键”
1064         public final K ceilingKey(K key) {
1065             return keyOrNull(subCeiling(key));
1066         }
1067 
1068         // 获取“大于key的最小键值对”
1069         public final Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {
1070             return exportEntry(subHigher(key));
1071         }
1072 
1073         // 获取“大于key的最小键”
1074         public final K higherKey(K key) {
1075             return keyOrNull(subHigher(key));
1076         }
1077 
1078         // 获取“小于/等于key的最大键值对”
1079         public final Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) {
1080             return exportEntry(subFloor(key));
1081         }
1082 
1083         // 获取“小于/等于key的最大键”
1084         public final K floorKey(K key) {
1085             return keyOrNull(subFloor(key));
1086         }
1087 
1088         // 获取“小于key的最大键值对”
1089         public final Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) {
1090             return exportEntry(subLower(key));
1091         }
1092 
1093         // 获取“小于key的最大键”
1094         public final K lowerKey(K key) {
1095             return keyOrNull(subLower(key));
1096         }
1097 
1098         // 获取"SubMap的第一个键"
1099         public final K firstKey() {
1100             return key(subLowest());
1101         }
1102 
1103         // 获取"SubMap的最后一个键"
1104         public final K lastKey() {
1105             return key(subHighest());
1106         }
1107 
1108         // 获取"SubMap的第一个键值对"
1109         public final Map.Entry<K,V> firstEntry() {
1110             return exportEntry(subLowest());
1111         }
1112 
1113         // 获取"SubMap的最后一个键值对"
1114         public final Map.Entry<K,V> lastEntry() {
1115             return exportEntry(subHighest());
1116         }
1117 
1118         // 返回"SubMap的第一个键值对"，并从SubMap中删除改键值对
1119         public final Map.Entry<K,V> pollFirstEntry() {
1120         TreeMap.Entry<K,V> e = subLowest();
1121             Map.Entry<K,V> result = exportEntry(e);
1122             if (e != null)
1123                 m.deleteEntry(e);
1124             return result;
1125         }
1126 
1127         // 返回"SubMap的最后一个键值对"，并从SubMap中删除改键值对
1128         public final Map.Entry<K,V> pollLastEntry() {
1129         TreeMap.Entry<K,V> e = subHighest();
1130             Map.Entry<K,V> result = exportEntry(e);
1131             if (e != null)
1132                 m.deleteEntry(e);
1133             return result;
1134         }
1135 
1136         // Views
1137         transient NavigableMap<K,V> descendingMapView = null;
1138         transient EntrySetView entrySetView = null;
1139         transient KeySet<K> navigableKeySetView = null;
1140 
1141         // 返回NavigableSet对象，实际上返回的是当前对象的"Key集合"。 
1142         public final NavigableSet<K> navigableKeySet() {
1143             KeySet<K> nksv = navigableKeySetView;
1144             return (nksv != null) ? nksv :
1145                 (navigableKeySetView = new TreeMap.KeySet(this));
1146         }
1147 
1148         // 返回"Key集合"对象
1149         public final Set<K> keySet() {
1150             return navigableKeySet();
1151         }
1152 
1153         // 返回“逆序”的Key集合
1154         public NavigableSet<K> descendingKeySet() {
1155             return descendingMap().navigableKeySet();
1156         }
1157 
1158         // 排列fromKey(包含) 到 toKey(不包含) 的子map
1159         public final SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) {
1160             return subMap(fromKey, true, toKey, false);
1161         }
1162 
1163         // 返回当前Map的头部(从第一个节点 到 toKey, 不包括toKey)
1164         public final SortedMap<K,V> headMap(K toKey) {
1165             return headMap(toKey, false);
1166         }
1167 
1168         // 返回当前Map的尾部[从 fromKey(包括fromKeyKey) 到 最后一个节点]
1169         public final SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) {
1170             return tailMap(fromKey, true);
1171         }
1172 
1173         // Map的Entry的集合
1174         abstract class EntrySetView extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
1175             private transient int size = -1, sizeModCount;
1176 
1177             // 获取EntrySet的大小
1178             public int size() {
1179                 // 若SubMap是从“开始节点”到“结尾节点”，则SubMap大小就是原TreeMap的大小
1180                 if (fromStart && toEnd)
1181                     return m.size();
1182                 // 若SubMap不是从“开始节点”到“结尾节点”，则调用iterator()遍历EntrySetView中的元素
1183                 if (size == -1 || sizeModCount != m.modCount) {
1184                     sizeModCount = m.modCount;
1185                     size = 0;
1186                     Iterator i = iterator();
1187                     while (i.hasNext()) {
1188                         size++;
1189                         i.next();
1190                     }
1191                 }
1192                 return size;
1193             }
1194 
1195             // 判断EntrySetView是否为空
1196             public boolean isEmpty() {
1197                 TreeMap.Entry<K,V> n = absLowest();
1198                 return n == null || tooHigh(n.key);
1199             }
1200 
1201             // 判断EntrySetView是否包含Object
1202             public boolean contains(Object o) {
1203                 if (!(o instanceof Map.Entry))
1204                     return false;
1205                 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
1206                 K key = entry.getKey();
1207                 if (!inRange(key))
1208                     return false;
1209                 TreeMap.Entry node = m.getEntry(key);
1210                 return node != null &&
1211                     valEquals(node.getValue(), entry.getValue());
1212             }
1213 
1214             // 从EntrySetView中删除Object
1215             public boolean remove(Object o) {
1216                 if (!(o instanceof Map.Entry))
1217                     return false;
1218                 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
1219                 K key = entry.getKey();
1220                 if (!inRange(key))
1221                     return false;
1222                 TreeMap.Entry<K,V> node = m.getEntry(key);
1223                 if (node!=null && valEquals(node.getValue(),entry.getValue())){
1224                     m.deleteEntry(node);
1225                     return true;
1226                 }
1227                 return false;
1228             }
1229         }
1230 
1231         // SubMap的迭代器
1232         abstract class SubMapIterator<T> implements Iterator<T> {
1233             // 上一次被返回的Entry
1234             TreeMap.Entry<K,V> lastReturned;
1235             // 指向下一个Entry
1236             TreeMap.Entry<K,V> next;
1237             // “栅栏key”。根据SubMap是“升序”还是“降序”具有不同的意义
1238             final K fenceKey;
1239             int expectedModCount;
1240 
1241             // 构造函数
1242             SubMapIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
1243                            TreeMap.Entry<K,V> fence) {
1244                 // 每创建一个SubMapIterator时，保存修改次数
1245                 // 若后面发现expectedModCount和modCount不相等，则抛出ConcurrentModificationException异常。
1246                 // 这就是所说的fast-fail机制的原理！
1247                 expectedModCount = m.modCount;
1248                 lastReturned = null;
1249                 next = first;
1250                 fenceKey = fence == null ? null : fence.key;
1251             }
1252 
1253             // 是否存在下一个Entry
1254             public final boolean hasNext() {
1255                 return next != null && next.key != fenceKey;
1256             }
1257 
1258             // 返回下一个Entry
1259             final TreeMap.Entry<K,V> nextEntry() {
1260                 TreeMap.Entry<K,V> e = next;
1261                 if (e == null || e.key == fenceKey)
1262                     throw new NoSuchElementException();
1263                 if (m.modCount != expectedModCount)
1264                     throw new ConcurrentModificationException();
1265                 // next指向e的后继节点
1266                 next = successor(e);
1267         lastReturned = e;
1268                 return e;
1269             }
1270 
1271             // 返回上一个Entry
1272             final TreeMap.Entry<K,V> prevEntry() {
1273                 TreeMap.Entry<K,V> e = next;
1274                 if (e == null || e.key == fenceKey)
1275                     throw new NoSuchElementException();
1276                 if (m.modCount != expectedModCount)
1277                     throw new ConcurrentModificationException();
1278                 // next指向e的前继节点
1279                 next = predecessor(e);
1280         lastReturned = e;
1281                 return e;
1282             }
1283 
1284             // 删除当前节点(用于“升序的SubMap”)。
1285             // 删除之后，可以继续升序遍历；红黑树特性没变。
1286             final void removeAscending() {
1287                 if (lastReturned == null)
1288                     throw new IllegalStateException();
1289                 if (m.modCount != expectedModCount)
1290                     throw new ConcurrentModificationException();
1291                 // 这里重点强调一下“为什么当lastReturned的左右孩子都不为空时，要将其赋值给next”。
1292                 // 目的是为了“删除lastReturned节点之后，next节点指向的仍然是下一个节点”。
1293                 //     根据“红黑树”的特性可知：
1294                 //     当被删除节点有两个儿子时。那么，首先把“它的后继节点的内容”复制给“该节点的内容”；之后，删除“它的后继节点”。
1295                 //     这意味着“当被删除节点有两个儿子时，删除当前节点之后，'新的当前节点'实际上是‘原有的后继节点(即下一个节点)’”。
1296                 //     而此时next仍然指向"新的当前节点"。也就是说next是仍然是指向下一个节点；能继续遍历红黑树。
1297                 if (lastReturned.left != null && lastReturned.right != null)
1298                     next = lastReturned;
1299                 m.deleteEntry(lastReturned);
1300                 lastReturned = null;
1301                 expectedModCount = m.modCount;
1302             }
1303 
1304             // 删除当前节点(用于“降序的SubMap”)。
1305             // 删除之后，可以继续降序遍历；红黑树特性没变。
1306             final void removeDescending() {
1307                 if (lastReturned == null)
1308                     throw new IllegalStateException();
1309                 if (m.modCount != expectedModCount)
1310                     throw new ConcurrentModificationException();
1311                 m.deleteEntry(lastReturned);
1312                 lastReturned = null;
1313                 expectedModCount = m.modCount;
1314             }
1315 
1316         }
1317 
1318         // SubMap的Entry迭代器，它只支持升序操作，继承于SubMapIterator
1319         final class SubMapEntryIterator extends SubMapIterator<Map.Entry<K,V>> {
1320             SubMapEntryIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
1321                                 TreeMap.Entry<K,V> fence) {
1322                 super(first, fence);
1323             }
1324             // 获取下一个节点(升序)
1325             public Map.Entry<K,V> next() {
1326                 return nextEntry();
1327             }
1328             // 删除当前节点(升序)
1329             public void remove() {
1330                 removeAscending();
1331             }
1332         }
1333 
1334         // SubMap的Key迭代器，它只支持升序操作，继承于SubMapIterator
1335         final class SubMapKeyIterator extends SubMapIterator<K> {
1336             SubMapKeyIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
1337                               TreeMap.Entry<K,V> fence) {
1338                 super(first, fence);
1339             }
1340             // 获取下一个节点(升序)
1341             public K next() {
1342                 return nextEntry().key;
1343             }
1344             // 删除当前节点(升序)
1345             public void remove() {
1346                 removeAscending();
1347             }
1348         }
1349 
1350         // 降序SubMap的Entry迭代器，它只支持降序操作，继承于SubMapIterator
1351         final class DescendingSubMapEntryIterator extends SubMapIterator<Map.Entry<K,V>> {
1352             DescendingSubMapEntryIterator(TreeMap.Entry<K,V> last,
1353                                           TreeMap.Entry<K,V> fence) {
1354                 super(last, fence);
1355             }
1356 
1357             // 获取下一个节点(降序)
1358             public Map.Entry<K,V> next() {
1359                 return prevEntry();
1360             }
1361             // 删除当前节点(降序)
1362             public void remove() {
1363                 removeDescending();
1364             }
1365         }
1366 
1367         // 降序SubMap的Key迭代器，它只支持降序操作，继承于SubMapIterator
1368         final class DescendingSubMapKeyIterator extends SubMapIterator<K> {
1369             DescendingSubMapKeyIterator(TreeMap.Entry<K,V> last,
1370                                         TreeMap.Entry<K,V> fence) {
1371                 super(last, fence);
1372             }
1373             // 获取下一个节点(降序)
1374             public K next() {
1375                 return prevEntry().key;
1376             }
1377             // 删除当前节点(降序)
1378             public void remove() {
1379                 removeDescending();
1380             }
1381         }
1382     }
1383 
1384 
1385     // 升序的SubMap，继承于NavigableSubMap
1386     static final class AscendingSubMap<K,V> extends NavigableSubMap<K,V> {
1387         private static final long serialVersionUID = 912986545866124060L;
1388 
1389         // 构造函数
1390         AscendingSubMap(TreeMap<K,V> m,
1391                         boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
1392                         boolean toEnd,     K hi, boolean hiInclusive) {
1393             super(m, fromStart, lo, loInclusive, toEnd, hi, hiInclusive);
1394         }
1395 
1396         // 比较器
1397         public Comparator<? super K> comparator() {
1398             return m.comparator();
1399         }
1400 
1401         // 获取“子Map”。
1402         // 范围是从fromKey 到 toKey；fromInclusive是是否包含fromKey的标记，toInclusive是是否包含toKey的标记
1403         public NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive,
1404                                         K toKey,   boolean toInclusive) {
1405             if (!inRange(fromKey, fromInclusive))
1406                 throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
1407             if (!inRange(toKey, toInclusive))
1408                 throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
1409             return new AscendingSubMap(m,
1410                                        false, fromKey, fromInclusive,
1411                                        false, toKey,   toInclusive);
1412         }
1413 
1414         // 获取“Map的头部”。
1415         // 范围从第一个节点 到 toKey, inclusive是是否包含toKey的标记
1416         public NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive) {
1417             if (!inRange(toKey, inclusive))
1418                 throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
1419             return new AscendingSubMap(m,
1420                                        fromStart, lo,    loInclusive,
1421                                        false,     toKey, inclusive);
1422         }
1423 
1424         // 获取“Map的尾部”。
1425         // 范围是从 fromKey 到 最后一个节点，inclusive是是否包含fromKey的标记
1426         public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive){
1427             if (!inRange(fromKey, inclusive))
1428                 throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
1429             return new AscendingSubMap(m,
1430                                        false, fromKey, inclusive,
1431                                        toEnd, hi,      hiInclusive);
1432         }
1433 
1434         // 获取对应的降序Map
1435         public NavigableMap<K,V> descendingMap() {
1436             NavigableMap<K,V> mv = descendingMapView;
1437             return (mv != null) ? mv :
1438                 (descendingMapView =
1439                  new DescendingSubMap(m,
1440                                       fromStart, lo, loInclusive,
1441                                       toEnd,     hi, hiInclusive));
1442         }
1443 
1444         // 返回“升序Key迭代器”
1445         Iterator<K> keyIterator() {
1446             return new SubMapKeyIterator(absLowest(), absHighFence());
1447         }
1448 
1449         // 返回“降序Key迭代器”
1450         Iterator<K> descendingKeyIterator() {
1451             return new DescendingSubMapKeyIterator(absHighest(), absLowFence());
1452         }
1453 
1454         // “升序EntrySet集合”类
1455         // 实现了iterator()
1456         final class AscendingEntrySetView extends EntrySetView {
1457             public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
1458                 return new SubMapEntryIterator(absLowest(), absHighFence());
1459             }
1460         }
1461 
1462         // 返回“升序EntrySet集合”
1463         public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
1464             EntrySetView es = entrySetView;
1465             return (es != null) ? es : new AscendingEntrySetView();
1466         }
1467 
1468         TreeMap.Entry<K,V> subLowest()       { return absLowest(); }
1469         TreeMap.Entry<K,V> subHighest()      { return absHighest(); }
1470         TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key) { return absCeiling(key); }
1471         TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key)  { return absHigher(key); }
1472         TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key)   { return absFloor(key); }
1473         TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key)   { return absLower(key); }
1474     }
1475 
1476     // 降序的SubMap，继承于NavigableSubMap
1477     // 相比于升序SubMap，它的实现机制是将“SubMap的比较器反转”！
1478     static final class DescendingSubMap<K,V>  extends NavigableSubMap<K,V> {
1479         private static final long serialVersionUID = 912986545866120460L;
1480         DescendingSubMap(TreeMap<K,V> m,
1481                         boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
1482                         boolean toEnd,     K hi, boolean hiInclusive) {
1483             super(m, fromStart, lo, loInclusive, toEnd, hi, hiInclusive);
1484         }
1485 
1486         // 反转的比较器：是将原始比较器反转得到的。
1487         private final Comparator<? super K> reverseComparator =
1488             Collections.reverseOrder(m.comparator);
1489 
1490         // 获取反转比较器
1491         public Comparator<? super K> comparator() {
1492             return reverseComparator;
1493         }
1494 
1495         // 获取“子Map”。
1496         // 范围是从fromKey 到 toKey；fromInclusive是是否包含fromKey的标记，toInclusive是是否包含toKey的标记
1497         public NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive,
1498                                         K toKey,   boolean toInclusive) {
1499             if (!inRange(fromKey, fromInclusive))
1500                 throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
1501             if (!inRange(toKey, toInclusive))
1502                 throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
1503             return new DescendingSubMap(m,
1504                                         false, toKey,   toInclusive,
1505                                         false, fromKey, fromInclusive);
1506         }
1507 
1508         // 获取“Map的头部”。
1509         // 范围从第一个节点 到 toKey, inclusive是是否包含toKey的标记
1510         public NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive) {
1511             if (!inRange(toKey, inclusive))
1512                 throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
1513             return new DescendingSubMap(m,
1514                                         false, toKey, inclusive,
1515                                         toEnd, hi,    hiInclusive);
1516         }
1517 
1518         // 获取“Map的尾部”。
1519         // 范围是从 fromKey 到 最后一个节点，inclusive是是否包含fromKey的标记
1520         public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive){
1521             if (!inRange(fromKey, inclusive))
1522                 throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
1523             return new DescendingSubMap(m,
1524                                         fromStart, lo, loInclusive,
1525                                         false, fromKey, inclusive);
1526         }
1527 
1528         // 获取对应的降序Map
1529         public NavigableMap<K,V> descendingMap() {
1530             NavigableMap<K,V> mv = descendingMapView;
1531             return (mv != null) ? mv :
1532                 (descendingMapView =
1533                  new AscendingSubMap(m,
1534                                      fromStart, lo, loInclusive,
1535                                      toEnd,     hi, hiInclusive));
1536         }
1537 
1538         // 返回“升序Key迭代器”
1539         Iterator<K> keyIterator() {
1540             return new DescendingSubMapKeyIterator(absHighest(), absLowFence());
1541         }
1542 
1543         // 返回“降序Key迭代器”
1544         Iterator<K> descendingKeyIterator() {
1545             return new SubMapKeyIterator(absLowest(), absHighFence());
1546         }
1547 
1548         // “降序EntrySet集合”类
1549         // 实现了iterator()
1550         final class DescendingEntrySetView extends EntrySetView {
1551             public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
1552                 return new DescendingSubMapEntryIterator(absHighest(), absLowFence());
1553             }
1554         }
1555 
1556         // 返回“降序EntrySet集合”
1557         public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
1558             EntrySetView es = entrySetView;
1559             return (es != null) ? es : new DescendingEntrySetView();
1560         }
1561 
1562         TreeMap.Entry<K,V> subLowest()       { return absHighest(); }
1563         TreeMap.Entry<K,V> subHighest()      { return absLowest(); }
1564         TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key) { return absFloor(key); }
1565         TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key)  { return absLower(key); }
1566         TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key)   { return absCeiling(key); }
1567         TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key)   { return absHigher(key); }
1568     }
1569 
1570     // SubMap是旧版本的类，新的Java中没有用到。
1571     private class SubMap extends AbstractMap<K,V>
1572     implements SortedMap<K,V>, java.io.Serializable {
1573         private static final long serialVersionUID = -6520786458950516097L;
1574         private boolean fromStart = false, toEnd = false;
1575         private K fromKey, toKey;
1576         private Object readResolve() {
1577             return new AscendingSubMap(TreeMap.this,
1578                                        fromStart, fromKey, true,
1579                                        toEnd, toKey, false);
1580         }
1581         public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() { throw new InternalError(); }
1582         public K lastKey() { throw new InternalError(); }
1583         public K firstKey() { throw new InternalError(); }
1584         public SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) { throw new InternalError(); }
1585         public SortedMap<K,V> headMap(K toKey) { throw new InternalError(); }
1586         public SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) { throw new InternalError(); }
1587         public Comparator<? super K> comparator() { throw new InternalError(); }
1588     }
1589 
1590 
1591     // 红黑树的节点颜色--红色
1592     private static final boolean RED   = false;
1593     // 红黑树的节点颜色--黑色
1594     private static final boolean BLACK = true;
1595 
1596     // “红黑树的节点”对应的类。
1597     // 包含了 key(键)、value(值)、left(左孩子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)
1598     static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
1599         // 键
1600         K key;
1601         // 值
1602         V value;
1603         // 左孩子
1604         Entry<K,V> left = null;
1605         // 右孩子
1606         Entry<K,V> right = null;
1607         // 父节点
1608         Entry<K,V> parent;
1609         // 当前节点颜色
1610         boolean color = BLACK;
1611 
1612         // 构造函数
1613         Entry(K key, V value, Entry<K,V> parent) {
1614             this.key = key;
1615             this.value = value;
1616             this.parent = parent;
1617         }
1618 
1619         // 返回“键”
1620         public K getKey() {
1621             return key;
1622         }
1623 
1624         // 返回“值”
1625         public V getValue() {
1626             return value;
1627         }
1628 
1629         // 更新“值”，返回旧的值
1630         public V setValue(V value) {
1631             V oldValue = this.value;
1632             this.value = value;
1633             return oldValue;
1634         }
1635 
1636         // 判断两个节点是否相等的函数，覆盖equals()函数。
1637         // 若两个节点的“key相等”并且“value相等”，则两个节点相等
1638         public boolean equals(Object o) {
1639             if (!(o instanceof Map.Entry))
1640                 return false;
1641             Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
1642 
1643             return valEquals(key,e.getKey()) && valEquals(value,e.getValue());
1644         }
1645 
1646         // 覆盖hashCode函数。
1647         public int hashCode() {
1648             int keyHash = (key==null ? 0 : key.hashCode());
1649             int valueHash = (value==null ? 0 : value.hashCode());
1650             return keyHash ^ valueHash;
1651         }
1652 
1653         // 覆盖toString()函数。
1654         public String toString() {
1655             return key + "=" + value;
1656         }
1657     }
1658 
1659     // 返回“红黑树的第一个节点”
1660     final Entry<K,V> getFirstEntry() {
1661         Entry<K,V> p = root;
1662         if (p != null)
1663             while (p.left != null)
1664                 p = p.left;
1665         return p;
1666     }
1667 
1668     // 返回“红黑树的最后一个节点”
1669     final Entry<K,V> getLastEntry() {
1670         Entry<K,V> p = root;
1671         if (p != null)
1672             while (p.right != null)
1673                 p = p.right;
1674         return p;
1675     }
1676 
1677     // 返回“节点t的后继节点”
1678     static <K,V> TreeMap.Entry<K,V> successor(Entry<K,V> t) {
1679         if (t == null)
1680             return null;
1681         else if (t.right != null) {
1682             Entry<K,V> p = t.right;
1683             while (p.left != null)
1684                 p = p.left;
1685             return p;
1686         } else {
1687             Entry<K,V> p = t.parent;
1688             Entry<K,V> ch = t;
1689             while (p != null && ch == p.right) {
1690                 ch = p;
1691                 p = p.parent;
1692             }
1693             return p;
1694         }
1695     }
1696 
1697     // 返回“节点t的前继节点”
1698     static <K,V> Entry<K,V> predecessor(Entry<K,V> t) {
1699         if (t == null)
1700             return null;
1701         else if (t.left != null) {
1702             Entry<K,V> p = t.left;
1703             while (p.right != null)
1704                 p = p.right;
1705             return p;
1706         } else {
1707             Entry<K,V> p = t.parent;
1708             Entry<K,V> ch = t;
1709             while (p != null && ch == p.left) {
1710                 ch = p;
1711                 p = p.parent;
1712             }
1713             return p;
1714         }
1715     }
1716 
1717     // 返回“节点p的颜色”
1718     // 根据“红黑树的特性”可知：空节点颜色是黑色。
1719     private static <K,V> boolean colorOf(Entry<K,V> p) {
1720         return (p == null ? BLACK : p.color);
1721     }
1722 
1723     // 返回“节点p的父节点”
1724     private static <K,V> Entry<K,V> parentOf(Entry<K,V> p) {
1725         return (p == null ? null: p.parent);
1726     }
1727 
1728     // 设置“节点p的颜色为c”
1729     private static <K,V> void setColor(Entry<K,V> p, boolean c) {
1730         if (p != null)
1731         p.color = c;
1732     }
1733 
1734     // 设置“节点p的左孩子”
1735     private static <K,V> Entry<K,V> leftOf(Entry<K,V> p) {
1736         return (p == null) ? null: p.left;
1737     }
1738 
1739     // 设置“节点p的右孩子”
1740     private static <K,V> Entry<K,V> rightOf(Entry<K,V> p) {
1741         return (p == null) ? null: p.right;
1742     }
1743 
1744     // 对节点p执行“左旋”操作
1745     private void rotateLeft(Entry<K,V> p) {
1746         if (p != null) {
1747             Entry<K,V> r = p.right;
1748             p.right = r.left;
1749             if (r.left != null)
1750                 r.left.parent = p;
1751             r.parent = p.parent;
1752             if (p.parent == null)
1753                 root = r;
1754             else if (p.parent.left == p)
1755                 p.parent.left = r;
1756             else
1757                 p.parent.right = r;
1758             r.left = p;
1759             p.parent = r;
1760         }
1761     }
1762 
1763     // 对节点p执行“右旋”操作
1764     private void rotateRight(Entry<K,V> p) {
1765         if (p != null) {
1766             Entry<K,V> l = p.left;
1767             p.left = l.right;
1768             if (l.right != null) l.right.parent = p;
1769             l.parent = p.parent;
1770             if (p.parent == null)
1771                 root = l;
1772             else if (p.parent.right == p)
1773                 p.parent.right = l;
1774             else p.parent.left = l;
1775             l.right = p;
1776             p.parent = l;
1777         }
1778     }
1779 
1780     // 插入之后的修正操作。
1781     // 目的是保证：红黑树插入节点之后，仍然是一颗红黑树
1782     private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) {
1783         x.color = RED;
1784 
1785         while (x != null && x != root && x.parent.color == RED) {
1786             if (parentOf(x) == leftOf(parentOf(parentOf(x)))) {
1787                 Entry<K,V> y = rightOf(parentOf(parentOf(x)));
1788                 if (colorOf(y) == RED) {
1789                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1790                     setColor(y, BLACK);
1791                     setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
1792                     x = parentOf(parentOf(x));
1793                 } else {
1794                     if (x == rightOf(parentOf(x))) {
1795                         x = parentOf(x);
1796                         rotateLeft(x);
1797                     }
1798                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1799                     setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
1800                     rotateRight(parentOf(parentOf(x)));
1801                 }
1802             } else {
1803                 Entry<K,V> y = leftOf(parentOf(parentOf(x)));
1804                 if (colorOf(y) == RED) {
1805                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1806                     setColor(y, BLACK);
1807                     setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
1808                     x = parentOf(parentOf(x));
1809                 } else {
1810                     if (x == leftOf(parentOf(x))) {
1811                         x = parentOf(x);
1812                         rotateRight(x);
1813                     }
1814                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1815                     setColor(parentOf(parentOf(x)), RED);
1816                     rotateLeft(parentOf(parentOf(x)));
1817                 }
1818             }
1819         }
1820         root.color = BLACK;
1821     }
1822 
1823     // 删除“红黑树的节点p”
1824     private void deleteEntry(Entry<K,V> p) {
1825         modCount++;
1826         size--;
1827 
1828         // If strictly internal, copy successor's element to p and then make p
1829         // point to successor.
1830         if (p.left != null && p.right != null) {
1831             Entry<K,V> s = successor (p);
1832             p.key = s.key;
1833             p.value = s.value;
1834             p = s;
1835         } // p has 2 children
1836 
1837         // Start fixup at replacement node, if it exists.
1838         Entry<K,V> replacement = (p.left != null ? p.left : p.right);
1839 
1840         if (replacement != null) {
1841             // Link replacement to parent
1842             replacement.parent = p.parent;
1843             if (p.parent == null)
1844                 root = replacement;
1845             else if (p == p.parent.left)
1846                 p.parent.left  = replacement;
1847             else
1848                 p.parent.right = replacement;
1849 
1850             // Null out links so they are OK to use by fixAfterDeletion.
1851             p.left = p.right = p.parent = null;
1852 
1853             // Fix replacement
1854             if (p.color == BLACK)
1855                 fixAfterDeletion(replacement);
1856         } else if (p.parent == null) { // return if we are the only node.
1857             root = null;
1858         } else { //  No children. Use self as phantom replacement and unlink.
1859             if (p.color == BLACK)
1860                 fixAfterDeletion(p);
1861 
1862             if (p.parent != null) {
1863                 if (p == p.parent.left)
1864                     p.parent.left = null;
1865                 else if (p == p.parent.right)
1866                     p.parent.right = null;
1867                 p.parent = null;
1868             }
1869         }
1870     }
1871 
1872     // 删除之后的修正操作。
1873     // 目的是保证：红黑树删除节点之后，仍然是一颗红黑树
1874     private void fixAfterDeletion(Entry<K,V> x) {
1875         while (x != root && colorOf(x) == BLACK) {
1876             if (x == leftOf(parentOf(x))) {
1877                 Entry<K,V> sib = rightOf(parentOf(x));
1878 
1879                 if (colorOf(sib) == RED) {
1880                     setColor(sib, BLACK);
1881                     setColor(parentOf(x), RED);
1882                     rotateLeft(parentOf(x));
1883                     sib = rightOf(parentOf(x));
1884                 }
1885 
1886                 if (colorOf(leftOf(sib))  == BLACK &&
1887                     colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
1888                     setColor(sib, RED);
1889                     x = parentOf(x);
1890                 } else {
1891                     if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK) {
1892                         setColor(leftOf(sib), BLACK);
1893                         setColor(sib, RED);
1894                         rotateRight(sib);
1895                         sib = rightOf(parentOf(x));
1896                     }
1897                     setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
1898                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1899                     setColor(rightOf(sib), BLACK);
1900                     rotateLeft(parentOf(x));
1901                     x = root;
1902                 }
1903             } else { // symmetric
1904                 Entry<K,V> sib = leftOf(parentOf(x));
1905 
1906                 if (colorOf(sib) == RED) {
1907                     setColor(sib, BLACK);
1908                     setColor(parentOf(x), RED);
1909                     rotateRight(parentOf(x));
1910                     sib = leftOf(parentOf(x));
1911                 }
1912 
1913                 if (colorOf(rightOf(sib)) == BLACK &&
1914                     colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
1915                     setColor(sib, RED);
1916                     x = parentOf(x);
1917                 } else {
1918                     if (colorOf(leftOf(sib)) == BLACK) {
1919                         setColor(rightOf(sib), BLACK);
1920                         setColor(sib, RED);
1921                         rotateLeft(sib);
1922                         sib = leftOf(parentOf(x));
1923                     }
1924                     setColor(sib, colorOf(parentOf(x)));
1925                     setColor(parentOf(x), BLACK);
1926                     setColor(leftOf(sib), BLACK);
1927                     rotateRight(parentOf(x));
1928                     x = root;
1929                 }
1930             }
1931         }
1932 
1933         setColor(x, BLACK);
1934     }
1935 
1936     private static final long serialVersionUID = 919286545866124006L;
1937 
1938     // java.io.Serializable的写入函数
1939     // 将TreeMap的“容量，所有的Entry”都写入到输出流中
1940     private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
1941         throws java.io.IOException {
1942         // Write out the Comparator and any hidden stuff
1943         s.defaultWriteObject();
1944 
1945         // Write out size (number of Mappings)
1946         s.writeInt(size);
1947 
1948         // Write out keys and values (alternating)
1949         for (Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
1950             Map.Entry<K,V> e = i.next();
1951             s.writeObject(e.getKey());
1952             s.writeObject(e.getValue());
1953         }
1954     }
1955 
1956 
1957     // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出
1958     // 先将TreeMap的“容量、所有的Entry”依次读出
1959     private void readObject(final java.io.ObjectInputStream s)
1960         throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
1961         // Read in the Comparator and any hidden stuff
1962         s.defaultReadObject();
1963 
1964         // Read in size
1965         int size = s.readInt();
1966 
1967         buildFromSorted(size, null, s, null);
1968     }
1969 
1970     // 根据已经一个排好序的map创建一个TreeMap
1971     private void buildFromSorted(int size, Iterator it,
1972                  java.io.ObjectInputStream str,
1973                  V defaultVal)
1974         throws  java.io.IOException, ClassNotFoundException {
1975         this.size = size;
1976         root = buildFromSorted(0, 0, size-1, computeRedLevel(size),
1977                    it, str, defaultVal);
1978     }
1979 
1980     // 根据已经一个排好序的map创建一个TreeMap
1981     // 将map中的元素逐个添加到TreeMap中，并返回map的中间元素作为根节点。
1982     private final Entry<K,V> buildFromSorted(int level, int lo, int hi,
1983                          int redLevel,
1984                          Iterator it,
1985                          java.io.ObjectInputStream str,
1986                          V defaultVal)
1987         throws  java.io.IOException, ClassNotFoundException {
1988 
1989         if (hi < lo) return null;
1990 
1991       
1992         // 获取中间元素
1993         int mid = (lo + hi) / 2;
1994 
1995         Entry<K,V> left  = null;
1996         // 若lo小于mid，则递归调用获取(middel的)左孩子。
1997         if (lo < mid)
1998             left = buildFromSorted(level+1, lo, mid - 1, redLevel,
1999                    it, str, defaultVal);
2000 
2001         // 获取middle节点对应的key和value
2002         K key;
2003         V value;
2004         if (it != null) {
2005             if (defaultVal==null) {
2006                 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>)it.next();
2007                 key = entry.getKey();
2008                 value = entry.getValue();
2009             } else {
2010                 key = (K)it.next();
2011                 value = defaultVal;
2012             }
2013         } else { // use stream
2014             key = (K) str.readObject();
2015             value = (defaultVal != null ? defaultVal : (V) str.readObject());
2016         }
2017 
2018         // 创建middle节点
2019         Entry<K,V> middle =  new Entry<K,V>(key, value, null);
2020 
2021         // 若当前节点的深度=红色节点的深度，则将节点着色为红色。
2022         if (level == redLevel)
2023             middle.color = RED;
2024 
2025         // 设置middle为left的父亲，left为middle的左孩子
2026         if (left != null) {
2027             middle.left = left;
2028             left.parent = middle;
2029         }
2030 
2031         if (mid < hi) {
2032             // 递归调用获取(middel的)右孩子。
2033             Entry<K,V> right = buildFromSorted(level+1, mid+1, hi, redLevel,
2034                            it, str, defaultVal);
2035             // 设置middle为left的父亲，left为middle的左孩子
2036             middle.right = right;
2037             right.parent = middle;
2038         }
2039 
2040         return middle;
2041     }
2042 
2043     // 计算节点树为sz的最大深度，也是红色节点的深度值。
2044     private static int computeRedLevel(int sz) {
2045         int level = 0;
2046         for (int m = sz - 1; m >= 0; m = m / 2 - 1)
2047             level++;
2048         return level;
2049     }
2050 }

说明:

在详细介绍TreeMap的代码之前，我们先建立一个整体概念。
TreeMap是通过红黑树实现的，TreeMap存储的是key-value键值对，TreeMap的排序是基于对key的排序。
TreeMap提供了操作“key”、“key-value”、“value”等方法，也提供了对TreeMap这颗树进行整体操作的方法，如获取子树、反向树。
后面的解说内容分为几部分,
首先，介绍TreeMap的核心，即红黑树相关部分；
然后，介绍TreeMap的主要函数；
再次，介绍TreeMap实现的几个接口；
最后，补充介绍TreeMap的其它内容。

TreeMap本质上是一颗红黑树。要彻底理解TreeMap，建议读者先理解红黑树。关于红黑树的原理，可以参考：红黑树(一) 原理和算法详细介绍

第3.1部分 TreeMap的红黑树相关内容

TreeMap中于红黑树相关的主要函数有:
1 数据结构
1.1 红黑树的节点颜色--红色

private static final boolean RED = false;

1.2 红黑树的节点颜色--黑色

private static final boolean BLACK = true;

1.3 “红黑树的节点”对应的类。

static final class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { ... }

Entry包含了6个部分内容：key(键)、value(值)、left(左孩子)、right(右孩子)、parent(父节点)、color(颜色)
Entry节点根据key进行排序，Entry节点包含的内容为value。

2 相关操作

2.1 左旋

private void rotateLeft(Entry<K,V> p) { ... }

2.2 右旋

private void rotateRight(Entry<K,V> p) { ... }

2.3 插入操作

public V put(K key, V value) { ... }

2.4 插入修正操作
红黑树执行插入操作之后，要执行“插入修正操作”。
目的是：保红黑树在进行插入节点之后，仍然是一颗红黑树

private void fixAfterInsertion(Entry<K,V> x) { ... }

2.5 删除操作

private void deleteEntry(Entry<K,V> p) { ... }

2.6 删除修正操作

红黑树执行删除之后，要执行“删除修正操作”。
目的是保证：红黑树删除节点之后，仍然是一颗红黑树

private void fixAfterDeletion(Entry<K,V> x) { ... }

关于红黑树部分，这里主要是指出了TreeMap中那些是红黑树的主要相关内容。具体的红黑树相关操作API，这里没有详细说明，因为它们仅仅只是将算法翻译成代码。读者可以参考“红黑树(一) 原理和算法详细介绍”进行了解。

第3.2部分 TreeMap的构造函数

1 默认构造函数

使用默认构造函数构造TreeMap时，使用java的默认的比较器比较Key的大小，从而对TreeMap进行排序。

public TreeMap() {
    comparator = null;
}

2 带比较器的构造函数

public TreeMap(Comparator<? super K> comparator) {
    this.comparator = comparator;
}

3 带Map的构造函数，Map会成为TreeMap的子集

public TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    comparator = null;
    putAll(m);
}

该构造函数会调用putAll()将m中的所有元素添加到TreeMap中。putAll()源码如下：

public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
        put(e.getKey(), e.getValue());
}

从中，我们可以看出putAll()就是将m中的key-value逐个的添加到TreeMap中。

4 带SortedMap的构造函数，SortedMap会成为TreeMap的子集

public TreeMap(SortedMap<K, ? extends V> m) {
    comparator = m.comparator();
    try {
        buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null);
    } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
    } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
    }
}

该构造函数不同于上一个构造函数，在上一个构造函数中传入的参数是Map，Map不是有序的，所以要逐个添加。
而该构造函数的参数是SortedMap是一个有序的Map，我们通过buildFromSorted()来创建对应的Map。
buildFromSorted涉及到的代码如下：

 1 // 根据已经一个排好序的map创建一个TreeMap
 2     // 将map中的元素逐个添加到TreeMap中，并返回map的中间元素作为根节点。
 3     private final Entry<K,V> buildFromSorted(int level, int lo, int hi,
 4                          int redLevel,
 5                          Iterator it,
 6                          java.io.ObjectInputStream str,
 7                          V defaultVal)
 8         throws  java.io.IOException, ClassNotFoundException {
 9 
10         if (hi < lo) return null;
11 
12       
13         // 获取中间元素
14         int mid = (lo + hi) / 2;
15 
16         Entry<K,V> left  = null;
17         // 若lo小于mid，则递归调用获取(middel的)左孩子。
18         if (lo < mid)
19             left = buildFromSorted(level+1, lo, mid - 1, redLevel,
20                    it, str, defaultVal);
21 
22         // 获取middle节点对应的key和value
23         K key;
24         V value;
25         if (it != null) {
26             if (defaultVal==null) {
27                 Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>)it.next();
28                 key = entry.getKey();
29                 value = entry.getValue();
30             } else {
31                 key = (K)it.next();
32                 value = defaultVal;
33             }
34         } else { // use stream
35             key = (K) str.readObject();
36             value = (defaultVal != null ? defaultVal : (V) str.readObject());
37         }
38 
39         // 创建middle节点
40         Entry<K,V> middle =  new Entry<K,V>(key, value, null);
41 
42         // 若当前节点的深度=红色节点的深度，则将节点着色为红色。
43         if (level == redLevel)
44             middle.color = RED;
45 
46         // 设置middle为left的父亲，left为middle的左孩子
47         if (left != null) {
48             middle.left = left;
49             left.parent = middle;
50         }
51 
52         if (mid < hi) {
53             // 递归调用获取(middel的)右孩子。
54             Entry<K,V> right = buildFromSorted(level+1, mid+1, hi, redLevel,
55                            it, str, defaultVal);
56             // 设置middle为left的父亲，left为middle的左孩子
57             middle.right = right;
58             right.parent = middle;
59         }
60 
61         return middle;
62     }

要理解buildFromSorted，重点说明以下几点：

第一，buildFromSorted是通过递归将SortedMap中的元素逐个关联。
第二，buildFromSorted返回middle节点(中间节点)作为root。
第三，buildFromSorted添加到红黑树中时，只将level == redLevel的节点设为红色。第level级节点，实际上是buildFromSorted转换成红黑树后的最底端(假设根节点在最上方)的节点；只将红黑树最底端的阶段着色为红色，其余都是黑色。

第3.3部分 TreeMap的Entry相关函数

TreeMap的 firstEntry()、 lastEntry()、 lowerEntry()、 higherEntry()、 floorEntry()、 ceilingEntry()、 pollFirstEntry() 、 pollLastEntry() 原理都是类似的；下面以firstEntry()来进行详细说明

我们先看看firstEntry()和getFirstEntry()的代码：

public Map.Entry<K,V> firstEntry() {
    return exportEntry(getFirstEntry());
}

final Entry<K,V> getFirstEntry() {
    Entry<K,V> p = root;
    if (p != null)
        while (p.left != null)
            p = p.left;
    return p;
}

从中，我们可以看出 firstEntry() 和 getFirstEntry() 都是用于获取第一个节点。
但是，firstEntry() 是对外接口； getFirstEntry() 是内部接口。而且，firstEntry() 是通过 getFirstEntry() 来实现的。那为什么外界不能直接调用 getFirstEntry()，而需要多此一举的调用 firstEntry() 呢?
先告诉大家原因，再进行详细说明。这么做的目的是：防止用户修改返回的Entry。getFirstEntry()返回的Entry是可以被修改的，但是经过firstEntry()返回的Entry不能被修改，只可以读取Entry的key值和value值。下面我们看看到底是如何实现的。
(01) getFirstEntry()返回的是Entry节点，而Entry是红黑树的节点，它的源码如下：

// 返回“红黑树的第一个节点”
final Entry<K,V> getFirstEntry() {
    Entry<K,V> p = root;
    if (p != null)
    while (p.left != null)
            p = p.left;
    return p;
}

从中，我们可以调用Entry的getKey()、getValue()来获取key和value值，以及调用setValue()来修改value的值。

(02) firstEntry()返回的是exportEntry(getFirstEntry())。下面我们看看exportEntry()干了些什么？

static <K,V> Map.Entry<K,V> exportEntry(TreeMap.Entry<K,V> e) {
    return e == null? null :
        new AbstractMap.SimpleImmutableEntry<K,V>(e);
}

实际上，exportEntry() 是新建一个AbstractMap.SimpleImmutableEntry类型的对象，并返回。

SimpleImmutableEntry的实现在AbstractMap.java中，下面我们看看AbstractMap.SimpleImmutableEntry是如何实现的，代码如下：

 1 public static class SimpleImmutableEntry<K,V>
 2 implements Entry<K,V>, java.io.Serializable
 3 {
 4     private static final long serialVersionUID = 7138329143949025153L;
 5 
 6     private final K key;
 7     private final V value;
 8 
 9     public SimpleImmutableEntry(K key, V value) {
10         this.key   = key;
11         this.value = value;
12     }
13 
14     public SimpleImmutableEntry(Entry<? extends K, ? extends V> entry) {
15         this.key   = entry.getKey();
16             this.value = entry.getValue();
17     }
18 
19     public K getKey() {
20         return key;
21     }
22 
23     public V getValue() {
24         return value;
25     }
26 
27     public V setValue(V value) {
28             throw new UnsupportedOperationException();
29         }
30 
31     public boolean equals(Object o) {
32         if (!(o instanceof Map.Entry))
33         return false;
34         Map.Entry e = (Map.Entry)o;
35         return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());
36     }
37 
38     public int hashCode() {
39         return (key   == null ? 0 :   key.hashCode()) ^
40            (value == null ? 0 : value.hashCode());
41     }
42 
43     public String toString() {
44         return key + "=" + value;
45     }
46 }

从中，我们可以看出SimpleImmutableEntry实际上是简化的key-value节点。
它只提供了getKey()、getValue()方法类获取节点的值；但不能修改value的值，因为调用 setValue() 会抛出异常UnsupportedOperationException();

再回到我们之前的问题：那为什么外界不能直接调用 getFirstEntry()，而需要多此一举的调用 firstEntry() 呢?
现在我们清晰的了解到：
(01) firstEntry()是对外接口，而getFirstEntry()是内部接口。
(02) 对firstEntry()返回的Entry对象只能进行getKey()、getValue()等读取操作；而对getFirstEntry()返回的对象除了可以进行读取操作之后，还可以通过setValue()修改值。

第3.4部分 TreeMap的key相关函数

TreeMap的firstKey()、lastKey()、lowerKey()、higherKey()、floorKey()、ceilingKey()原理都是类似的；下面以ceilingKey()来进行详细说明

ceilingKey(K key)的作用是“返回大于/等于key的最小的键值对所对应的KEY，没有的话返回null”，它的代码如下：

public K ceilingKey(K key) {
    return keyOrNull(getCeilingEntry(key));
}

ceilingKey()是通过getCeilingEntry()实现的。keyOrNull()的代码很简单，它是获取节点的key，没有的话，返回null。

static <K,V> K keyOrNull(TreeMap.Entry<K,V> e) {
    return e == null? null : e.key;
}

getCeilingEntry(K key)的作用是“获取TreeMap中大于/等于key的最小的节点，若不存在(即TreeMap中所有节点的键都比key大)，就返回null”。它的实现代码如下：

 1 final Entry<K,V> getCeilingEntry(K key) {
 2     Entry<K,V> p = root;
 3     while (p != null) {
 4         int cmp = compare(key, p.key);
 5         // 情况一：若“p的key” > key。
 6         // 若 p 存在左孩子，则设 p=“p的左孩子”；
 7         // 否则，返回p
 8         if (cmp < 0) {
 9             if (p.left != null)
10                 p = p.left;
11             else
12                 return p;
13         // 情况二：若“p的key” < key。
14         } else if (cmp > 0) {
15             // 若 p 存在右孩子，则设 p=“p的右孩子”
16             if (p.right != null) {
17                 p = p.right;
18             } else {
19                 // 若 p 不存在右孩子，则找出 p 的后继节点，并返回
20                 // 注意：这里返回的 “p的后继节点”有2种可能性：第一，null；第二，TreeMap中大于key的最小的节点。
21                 //   理解这一点的核心是，getCeilingEntry是从root开始遍历的。
22                 //   若getCeilingEntry能走到这一步，那么，它之前“已经遍历过的节点的key”都 > key。
23                 //   能理解上面所说的，那么就很容易明白，为什么“p的后继节点”有2种可能性了。
24                 Entry<K,V> parent = p.parent;
25                 Entry<K,V> ch = p;
26                 while (parent != null && ch == parent.right) {
27                     ch = parent;
28                     parent = parent.parent;
29                 }
30                 return parent;
31             }
32         // 情况三：若“p的key” = key。
33         } else
34             return p;
35     }
36     return null;
37 }

第3.5部分 TreeMap的values()函数

values() 返回“TreeMap中值的集合”

values()的实现代码如下：

public Collection<V> values() {
    Collection<V> vs = values;
    return (vs != null) ? vs : (values = new Values());
}

说明：从中，我们可以发现values()是通过 new Values() 来实现 “返回TreeMap中值的集合”。

那么Values()是如何实现的呢？ 没错！由于返回的是值的集合，那么Values()肯定返回一个集合；而Values()正好是集合类Value的构造函数。Values继承于AbstractCollection，它的代码如下：

 1 // ”TreeMap的值的集合“对应的类，它集成于AbstractCollection
 2 class Values extends AbstractCollection<V> {
 3     // 返回迭代器
 4     public Iterator<V> iterator() {
 5         return new ValueIterator(getFirstEntry());
 6     }
 7 
 8     // 返回个数
 9     public int size() {
10         return TreeMap.this.size();
11     }
12 
13     // "TreeMap的值的集合"中是否包含"对象o"
14     public boolean contains(Object o) {
15         return TreeMap.this.containsValue(o);
16     }
17 
18     // 删除"TreeMap的值的集合"中的"对象o"
19     public boolean remove(Object o) {
20         for (Entry<K,V> e = getFirstEntry(); e != null; e = successor(e)) {
21             if (valEquals(e.getValue(), o)) {
22                 deleteEntry(e);
23                 return true;
24             }
25         }
26         return false;
27     }
28 
29     // 清空删除"TreeMap的值的集合"
30     public void clear() {
31         TreeMap.this.clear();
32     }
33 }

说明：从中，我们可以知道Values类就是一个集合。而 AbstractCollection 实现了除 size() 和 iterator() 之外的其它函数，因此只需要在Values类中实现这两个函数即可。
size() 的实现非常简单，Values集合中元素的个数=该TreeMap的元素个数。(TreeMap每一个元素都有一个值嘛！)
iterator() 则返回一个迭代器，用于遍历Values。下面，我们一起可以看看iterator()的实现：

public Iterator<V> iterator() {
    return new ValueIterator(getFirstEntry());
}

说明： iterator() 是通过ValueIterator() 返回迭代器的，ValueIterator是一个类。代码如下：

final class ValueIterator extends PrivateEntryIterator<V> {
    ValueIterator(Entry<K,V> first) {
        super(first);
    }
    public V next() {
        return nextEntry().value;
    }
}

说明：ValueIterator的代码很简单，它的主要实现应该在它的父类PrivateEntryIterator中。下面我们一起看看PrivateEntryIterator的代码：

 1 abstract class PrivateEntryIterator<T> implements Iterator<T> {
 2     // 下一节点
 3     Entry<K,V> next;
 4     // 上一次返回的节点
 5     Entry<K,V> lastReturned;
 6     // 修改次数统计数
 7     int expectedModCount;
 8 
 9     PrivateEntryIterator(Entry<K,V> first) {
10         expectedModCount = modCount;
11         lastReturned = null;
12         next = first;
13     }
14 
15     // 是否存在下一个节点
16     public final boolean hasNext() {
17         return next != null;
18     }
19 
20     // 返回下一个节点
21     final Entry<K,V> nextEntry() {
22         Entry<K,V> e = next;
23         if (e == null)
24             throw new NoSuchElementException();
25         if (modCount != expectedModCount)
26             throw new ConcurrentModificationException();
27         next = successor(e);
28         lastReturned = e;
29         return e;
30     }
31 
32     // 返回上一节点
33     final Entry<K,V> prevEntry() {
34         Entry<K,V> e = next;
35         if (e == null)
36             throw new NoSuchElementException();
37         if (modCount != expectedModCount)
38             throw new ConcurrentModificationException();
39         next = predecessor(e);
40         lastReturned = e;
41         return e;
42     }
43 
44     // 删除当前节点
45     public void remove() {
46         if (lastReturned == null)
47             throw new IllegalStateException();
48         if (modCount != expectedModCount)
49             throw new ConcurrentModificationException();
50         // deleted entries are replaced by their successors
51         if (lastReturned.left != null && lastReturned.right != null)
52             next = lastReturned;
53         deleteEntry(lastReturned);
54         expectedModCount = modCount;
55         lastReturned = null;
56     }
57 }

说明：PrivateEntryIterator是一个抽象类，它的实现很简单，只只实现了Iterator的remove()和hasNext()接口，没有实现next()接口。
而我们在ValueIterator中已经实现的next()接口。
至此，我们就了解了iterator()的完整实现了。

第3.6部分 TreeMap的entrySet()函数

entrySet() 返回“键值对集合”。顾名思义，它返回的是一个集合，集合的元素是“键值对”。

下面，我们看看它是如何实现的？entrySet() 的实现代码如下：

public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
    EntrySet es = entrySet;
    return (es != null) ? es : (entrySet = new EntrySet());
}

说明：entrySet()返回的是一个EntrySet对象。

下面我们看看EntrySet的代码：

 1 // EntrySet是“TreeMap的所有键值对组成的集合”，
 2 // EntrySet集合的单位是单个“键值对”。
 3 class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
 4     public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
 5         return new EntryIterator(getFirstEntry());
 6     }
 7 
 8     // EntrySet中是否包含“键值对Object”
 9     public boolean contains(Object o) {
10         if (!(o instanceof Map.Entry))
11             return false;
12         Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
13         V value = entry.getValue();
14         Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
15         return p != null && valEquals(p.getValue(), value);
16     }
17 
18     // 删除EntrySet中的“键值对Object”
19     public boolean remove(Object o) {
20         if (!(o instanceof Map.Entry))
21             return false;
22         Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
23         V value = entry.getValue();
24         Entry<K,V> p = getEntry(entry.getKey());
25         if (p != null && valEquals(p.getValue(), value)) {
26             deleteEntry(p);
27             return true;
28         }
29         return false;
30     }
31 
32     // 返回EntrySet中元素个数
33     public int size() {
34         return TreeMap.this.size();
35     }
36 
37     // 清空EntrySet
38     public void clear() {
39         TreeMap.this.clear();
40     }
41 }

说明：
EntrySet是“TreeMap的所有键值对组成的集合”，而且它单位是单个“键值对”。
EntrySet是一个集合，它继承于AbstractSet。而AbstractSet实现了除size() 和 iterator() 之外的其它函数，因此，我们重点了解一下EntrySet的size() 和 iterator() 函数

size() 的实现非常简单，AbstractSet集合中元素的个数=该TreeMap的元素个数。
iterator() 则返回一个迭代器，用于遍历AbstractSet。从上面的源码中，我们可以发现iterator() 是通过EntryIterator实现的；下面我们看看EntryIterator的源码：

final class EntryIterator extends PrivateEntryIterator<Map.Entry<K,V>> {
    EntryIterator(Entry<K,V> first) {
        super(first);
    }
    public Map.Entry<K,V> next() {
        return nextEntry();
    }
}

说明：和Values类一样，EntryIterator也继承于PrivateEntryIterator类。

第3.7部分 TreeMap实现的Cloneable接口

TreeMap实现了Cloneable接口，即实现了clone()方法。
clone()方法的作用很简单，就是克隆一个TreeMap对象并返回。

 1 // 克隆一个TreeMap，并返回Object对象
 2 public Object clone() {
 3     TreeMap<K,V> clone = null;
 4     try {
 5         clone = (TreeMap<K,V>) super.clone();
 6     } catch (CloneNotSupportedException e) {
 7         throw new InternalError();
 8     }
 9 
10     // Put clone into "virgin" state (except for comparator)
11     clone.root = null;
12     clone.size = 0;
13     clone.modCount = 0;
14     clone.entrySet = null;
15     clone.navigableKeySet = null;
16     clone.descendingMap = null;
17 
18     // Initialize clone with our mappings
19     try {
20         clone.buildFromSorted(size, entrySet().iterator(), null, null);
21     } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
22     } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
23     }
24 
25     return clone;
26 }

第3.8部分 TreeMap实现的Serializable接口

TreeMap实现java.io.Serializable，分别实现了串行读取、写入功能。
串行写入函数是writeObject()，它的作用是将TreeMap的“容量，所有的Entry”都写入到输出流中。
而串行读取函数是readObject()，它的作用是将TreeMap的“容量、所有的Entry”依次读出。
readObject() 和 writeObject() 正好是一对，通过它们，我能实现TreeMap的串行传输。

 1 // java.io.Serializable的写入函数
 2 // 将TreeMap的“容量，所有的Entry”都写入到输出流中
 3 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
 4     throws java.io.IOException {
 5     // Write out the Comparator and any hidden stuff
 6     s.defaultWriteObject();
 7 
 8     // Write out size (number of Mappings)
 9     s.writeInt(size);
10 
11     // Write out keys and values (alternating)
12     for (Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
13         Map.Entry<K,V> e = i.next();
14         s.writeObject(e.getKey());
15         s.writeObject(e.getValue());
16     }
17 }
18 
19 
20 // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出
21 // 先将TreeMap的“容量、所有的Entry”依次读出
22 private void readObject(final java.io.ObjectInputStream s)
23     throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
24     // Read in the Comparator and any hidden stuff
25     s.defaultReadObject();
26 
27     // Read in size
28     int size = s.readInt();
29 
30     buildFromSorted(size, null, s, null);
31 }

说到这里，就顺便说一下“关键字transient”的作用

transient是Java语言的关键字，它被用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。
Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。
当一个对象被串行化的时候，transient型变量的值不包括在串行化的表示中，然而非transient型的变量是被包括进去的。

第3.9部分 TreeMap实现的NavigableMap接口

firstKey()、lastKey()、lowerKey()、higherKey()、ceilingKey()、floorKey();
firstEntry()、 lastEntry()、 lowerEntry()、 higherEntry()、 floorEntry()、 ceilingEntry()、 pollFirstEntry() 、 pollLastEntry();
上面已经讲解过这些API了，下面对其它的API进行说明。

1 反向TreeMap
descendingMap() 的作用是返回当前TreeMap的反向的TreeMap。所谓反向，就是排序顺序和原始的顺序相反。

我们已经知道TreeMap是一颗红黑树，而红黑树是有序的。
TreeMap的排序方式是通过比较器，在创建TreeMap的时候，若指定了比较器，则使用该比较器；否则，就使用Java的默认比较器。
而获取TreeMap的反向TreeMap的原理就是将比较器反向即可！

理解了descendingMap()的反向原理之后，再讲解一下descendingMap()的代码。

// 获取TreeMap的降序Map
public NavigableMap<K, V> descendingMap() {
    NavigableMap<K, V> km = descendingMap;
    return (km != null) ? km :
        (descendingMap = new DescendingSubMap(this,
                                              true, null, true,
                                              true, null, true));
}

从中，我们看出descendingMap()实际上是返回DescendingSubMap类的对象。下面，看看DescendingSubMap的源码：

 1 static final class DescendingSubMap<K,V>  extends NavigableSubMap<K,V> {
 2     private static final long serialVersionUID = 912986545866120460L;
 3     DescendingSubMap(TreeMap<K,V> m,
 4                     boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
 5                     boolean toEnd,     K hi, boolean hiInclusive) {
 6         super(m, fromStart, lo, loInclusive, toEnd, hi, hiInclusive);
 7     }
 8 
 9     // 反转的比较器：是将原始比较器反转得到的。
10     private final Comparator<? super K> reverseComparator =
11         Collections.reverseOrder(m.comparator);
12 
13     // 获取反转比较器
14     public Comparator<? super K> comparator() {
15         return reverseComparator;
16     }
17 
18     // 获取“子Map”。
19     // 范围是从fromKey 到 toKey；fromInclusive是是否包含fromKey的标记，toInclusive是是否包含toKey的标记
20     public NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive,
21                                     K toKey,   boolean toInclusive) {
22         if (!inRange(fromKey, fromInclusive))
23             throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
24         if (!inRange(toKey, toInclusive))
25             throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
26         return new DescendingSubMap(m,
27                                     false, toKey,   toInclusive,
28                                     false, fromKey, fromInclusive);
29     }
30 
31     // 获取“Map的头部”。
32     // 范围从第一个节点 到 toKey, inclusive是是否包含toKey的标记
33     public NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive) {
34         if (!inRange(toKey, inclusive))
35             throw new IllegalArgumentException("toKey out of range");
36         return new DescendingSubMap(m,
37                                     false, toKey, inclusive,
38                                     toEnd, hi,    hiInclusive);
39     }
40 
41     // 获取“Map的尾部”。
42     // 范围是从 fromKey 到 最后一个节点，inclusive是是否包含fromKey的标记
43     public NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive){
44         if (!inRange(fromKey, inclusive))
45             throw new IllegalArgumentException("fromKey out of range");
46         return new DescendingSubMap(m,
47                                     fromStart, lo, loInclusive,
48                                     false, fromKey, inclusive);
49     }
50 
51     // 获取对应的降序Map
52     public NavigableMap<K,V> descendingMap() {
53         NavigableMap<K,V> mv = descendingMapView;
54         return (mv != null) ? mv :
55             (descendingMapView =
56              new AscendingSubMap(m,
57                                  fromStart, lo, loInclusive,
58                                  toEnd,     hi, hiInclusive));
59     }
60 
61     // 返回“升序Key迭代器”
62     Iterator<K> keyIterator() {
63         return new DescendingSubMapKeyIterator(absHighest(), absLowFence());
64     }
65 
66     // 返回“降序Key迭代器”
67     Iterator<K> descendingKeyIterator() {
68         return new SubMapKeyIterator(absLowest(), absHighFence());
69     }
70 
71     // “降序EntrySet集合”类
72     // 实现了iterator()
73     final class DescendingEntrySetView extends EntrySetView {
74         public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
75             return new DescendingSubMapEntryIterator(absHighest(), absLowFence());
76         }
77     }
78 
79     // 返回“降序EntrySet集合”
80     public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
81         EntrySetView es = entrySetView;
82         return (es != null) ? es : new DescendingEntrySetView();
83     }
84 
85     TreeMap.Entry<K,V> subLowest()       { return absHighest(); }
86     TreeMap.Entry<K,V> subHighest()      { return absLowest(); }
87     TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key) { return absFloor(key); }
88     TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key)  { return absLower(key); }
89     TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key)   { return absCeiling(key); }
90     TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key)   { return absHigher(key); }
91 }

从中，我们看出DescendingSubMap是降序的SubMap，它的实现机制是将“SubMap的比较器反转”。

它继承于NavigableSubMap。而NavigableSubMap是一个继承于AbstractMap的抽象类；它包括2个子类——"(升序)AscendingSubMap"和"(降序)DescendingSubMap"。NavigableSubMap为它的两个子类实现了许多公共API。
下面看看NavigableSubMap的源码。

  1 static abstract class NavigableSubMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
  2     implements NavigableMap<K,V>, java.io.Serializable {
  3     // TreeMap的拷贝
  4     final TreeMap<K,V> m;
  5     // lo是“子Map范围的最小值”，hi是“子Map范围的最大值”；
  6     // loInclusive是“是否包含lo的标记”，hiInclusive是“是否包含hi的标记”
  7     // fromStart是“表示是否从第一个节点开始计算”，
  8     // toEnd是“表示是否计算到最后一个节点      ”
  9     final K lo, hi;      
 10     final boolean fromStart, toEnd;
 11     final boolean loInclusive, hiInclusive;
 12 
 13     // 构造函数
 14     NavigableSubMap(TreeMap<K,V> m,
 15                     boolean fromStart, K lo, boolean loInclusive,
 16                     boolean toEnd,     K hi, boolean hiInclusive) {
 17         if (!fromStart && !toEnd) {
 18             if (m.compare(lo, hi) > 0)
 19                 throw new IllegalArgumentException("fromKey > toKey");
 20         } else {
 21             if (!fromStart) // type check
 22                 m.compare(lo, lo);
 23             if (!toEnd)
 24                 m.compare(hi, hi);
 25         }
 26 
 27         this.m = m;
 28         this.fromStart = fromStart;
 29         this.lo = lo;
 30         this.loInclusive = loInclusive;
 31         this.toEnd = toEnd;
 32         this.hi = hi;
 33         this.hiInclusive = hiInclusive;
 34     }
 35 
 36     // 判断key是否太小
 37     final boolean tooLow(Object key) {
 38         // 若该SubMap不包括“起始节点”，
 39         // 并且，“key小于最小键(lo)”或者“key等于最小键(lo)，但最小键却没包括在该SubMap内”
 40         // 则判断key太小。其余情况都不是太小！
 41         if (!fromStart) {
 42             int c = m.compare(key, lo);
 43             if (c < 0 || (c == 0 && !loInclusive))
 44                 return true;
 45         }
 46         return false;
 47     }
 48 
 49     // 判断key是否太大
 50     final boolean tooHigh(Object key) {
 51         // 若该SubMap不包括“结束节点”，
 52         // 并且，“key大于最大键(hi)”或者“key等于最大键(hi)，但最大键却没包括在该SubMap内”
 53         // 则判断key太大。其余情况都不是太大！
 54         if (!toEnd) {
 55             int c = m.compare(key, hi);
 56             if (c > 0 || (c == 0 && !hiInclusive))
 57                 return true;
 58         }
 59         return false;
 60     }
 61 
 62     // 判断key是否在“lo和hi”开区间范围内
 63     final boolean inRange(Object key) {
 64         return !tooLow(key) && !tooHigh(key);
 65     }
 66 
 67     // 判断key是否在封闭区间内
 68     final boolean inClosedRange(Object key) {
 69         return (fromStart || m.compare(key, lo) >= 0)
 70             && (toEnd || m.compare(hi, key) >= 0);
 71     }
 72 
 73     // 判断key是否在区间内, inclusive是区间开关标志
 74     final boolean inRange(Object key, boolean inclusive) {
 75         return inclusive ? inRange(key) : inClosedRange(key);
 76     }
 77 
 78     // 返回最低的Entry
 79     final TreeMap.Entry<K,V> absLowest() {
 80     // 若“包含起始节点”，则调用getFirstEntry()返回第一个节点
 81     // 否则的话，若包括lo，则调用getCeilingEntry(lo)获取大于/等于lo的最小的Entry;
 82     //           否则，调用getHigherEntry(lo)获取大于lo的最小Entry
 83     TreeMap.Entry<K,V> e =
 84             (fromStart ?  m.getFirstEntry() :
 85              (loInclusive ? m.getCeilingEntry(lo) :
 86                             m.getHigherEntry(lo)));
 87         return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
 88     }
 89 
 90     // 返回最高的Entry
 91     final TreeMap.Entry<K,V> absHighest() {
 92     // 若“包含结束节点”，则调用getLastEntry()返回最后一个节点
 93     // 否则的话，若包括hi，则调用getFloorEntry(hi)获取小于/等于hi的最大的Entry;
 94     //           否则，调用getLowerEntry(hi)获取大于hi的最大Entry
 95     TreeMap.Entry<K,V> e =
 96     TreeMap.Entry<K,V> e =
 97             (toEnd ?  m.getLastEntry() :
 98              (hiInclusive ?  m.getFloorEntry(hi) :
 99                              m.getLowerEntry(hi)));
100         return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
101     }
102 
103     // 返回"大于/等于key的最小的Entry"
104     final TreeMap.Entry<K,V> absCeiling(K key) {
105         // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于/等于key的最小Entry”
106         // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了！
107         if (tooLow(key))
108             return absLowest();
109         // 获取“大于/等于key的最小Entry”
110     TreeMap.Entry<K,V> e = m.getCeilingEntry(key);
111         return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
112     }
113 
114     // 返回"大于key的最小的Entry"
115     final TreeMap.Entry<K,V> absHigher(K key) {
116         // 只有在“key太小”的情况下，absLowest()返回的Entry才是“大于key的最小Entry”
117         // 其它情况下不行。例如，当包含“起始节点”时，absLowest()返回的是最小Entry了,而不一定是“大于key的最小Entry”！
118         if (tooLow(key))
119             return absLowest();
120         // 获取“大于key的最小Entry”
121     TreeMap.Entry<K,V> e = m.getHigherEntry(key);
122         return (e == null || tooHigh(e.key)) ? null : e;
123     }
124 
125     // 返回"小于/等于key的最大的Entry"
126     final TreeMap.Entry<K,V> absFloor(K key) {
127         // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于/等于key的最大Entry”
128         // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了！
129         if (tooHigh(key))
130             return absHighest();
131     // 获取"小于/等于key的最大的Entry"
132     TreeMap.Entry<K,V> e = m.getFloorEntry(key);
133         return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
134     }
135 
136     // 返回"小于key的最大的Entry"
137     final TreeMap.Entry<K,V> absLower(K key) {
138         // 只有在“key太大”的情况下，(absHighest)返回的Entry才是“小于key的最大Entry”
139         // 其它情况下不行。例如，当包含“结束节点”时，absHighest()返回的是最大Entry了,而不一定是“小于key的最大Entry”！
140         if (tooHigh(key))
141             return absHighest();
142     // 获取"小于key的最大的Entry"
143     TreeMap.Entry<K,V> e = m.getLowerEntry(key);
144         return (e == null || tooLow(e.key)) ? null : e;
145     }
146 
147     // 返回“大于最大节点中的最小节点”，不存在的话，返回null
148     final TreeMap.Entry<K,V> absHighFence() {
149         return (toEnd ? null : (hiInclusive ?
150                                 m.getHigherEntry(hi) :
151                                 m.getCeilingEntry(hi)));
152     }
153 
154     // 返回“小于最小节点中的最大节点”，不存在的话，返回null
155     final TreeMap.Entry<K,V> absLowFence() {
156         return (fromStart ? null : (loInclusive ?
157                                     m.getLowerEntry(lo) :
158                                     m.getFloorEntry(lo)));
159     }
160 
161     // 下面几个abstract方法是需要NavigableSubMap的实现类实现的方法
162     abstract TreeMap.Entry<K,V> subLowest();
163     abstract TreeMap.Entry<K,V> subHighest();
164     abstract TreeMap.Entry<K,V> subCeiling(K key);
165     abstract TreeMap.Entry<K,V> subHigher(K key);
166     abstract TreeMap.Entry<K,V> subFloor(K key);
167     abstract TreeMap.Entry<K,V> subLower(K key);
168     // 返回“顺序”的键迭代器
169     abstract Iterator<K> keyIterator();
170     // 返回“逆序”的键迭代器
171     abstract Iterator<K> descendingKeyIterator();
172 
173     // 返回SubMap是否为空。空的话，返回true，否则返回false
174     public boolean isEmpty() {
175         return (fromStart && toEnd) ? m.isEmpty() : entrySet().isEmpty();
176     }
177 
178     // 返回SubMap的大小
179     public int size() {
180         return (fromStart && toEnd) ? m.size() : entrySet().size();
181     }
182 
183     // 返回SubMap是否包含键key
184     public final boolean containsKey(Object key) {
185         return inRange(key) && m.containsKey(key);
186     }
187 
188     // 将key-value 插入SubMap中
189     public final V put(K key, V value) {
190         if (!inRange(key))
191             throw new IllegalArgumentException("key out of range");
192         return m.put(key, value);
193     }
194 
195     // 获取key对应值
196     public final V get(Object key) {
197         return !inRange(key)? null :  m.get(key);
198     }
199 
200     // 删除key对应的键值对
201     public final V remove(Object key) {
202         return !inRange(key)? null  : m.remove(key);
203     }
204 
205     // 获取“大于/等于key的最小键值对”
206     public final Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key) {
207         return exportEntry(subCeiling(key));
208     }
209 
210     // 获取“大于/等于key的最小键”
211     public final K ceilingKey(K key) {
212         return keyOrNull(subCeiling(key));
213     }
214 
215     // 获取“大于key的最小键值对”
216     public final Map.Entry<K,V> higherEntry(K key) {
217         return exportEntry(subHigher(key));
218     }
219 
220     // 获取“大于key的最小键”
221     public final K higherKey(K key) {
222         return keyOrNull(subHigher(key));
223     }
224 
225     // 获取“小于/等于key的最大键值对”
226     public final Map.Entry<K,V> floorEntry(K key) {
227         return exportEntry(subFloor(key));
228     }
229 
230     // 获取“小于/等于key的最大键”
231     public final K floorKey(K key) {
232         return keyOrNull(subFloor(key));
233     }
234 
235     // 获取“小于key的最大键值对”
236     public final Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key) {
237         return exportEntry(subLower(key));
238     }
239 
240     // 获取“小于key的最大键”
241     public final K lowerKey(K key) {
242         return keyOrNull(subLower(key));
243     }
244 
245     // 获取"SubMap的第一个键"
246     public final K firstKey() {
247         return key(subLowest());
248     }
249 
250     // 获取"SubMap的最后一个键"
251     public final K lastKey() {
252         return key(subHighest());
253     }
254 
255     // 获取"SubMap的第一个键值对"
256     public final Map.Entry<K,V> firstEntry() {
257         return exportEntry(subLowest());
258     }
259 
260     // 获取"SubMap的最后一个键值对"
261     public final Map.Entry<K,V> lastEntry() {
262         return exportEntry(subHighest());
263     }
264 
265     // 返回"SubMap的第一个键值对"，并从SubMap中删除改键值对
266     public final Map.Entry<K,V> pollFirstEntry() {
267     TreeMap.Entry<K,V> e = subLowest();
268         Map.Entry<K,V> result = exportEntry(e);
269         if (e != null)
270             m.deleteEntry(e);
271         return result;
272     }
273 
274     // 返回"SubMap的最后一个键值对"，并从SubMap中删除改键值对
275     public final Map.Entry<K,V> pollLastEntry() {
276     TreeMap.Entry<K,V> e = subHighest();
277         Map.Entry<K,V> result = exportEntry(e);
278         if (e != null)
279             m.deleteEntry(e);
280         return result;
281     }
282 
283     // Views
284     transient NavigableMap<K,V> descendingMapView = null;
285     transient EntrySetView entrySetView = null;
286     transient KeySet<K> navigableKeySetView = null;
287 
288     // 返回NavigableSet对象，实际上返回的是当前对象的"Key集合"。 
289     public final NavigableSet<K> navigableKeySet() {
290         KeySet<K> nksv = navigableKeySetView;
291         return (nksv != null) ? nksv :
292             (navigableKeySetView = new TreeMap.KeySet(this));
293     }
294 
295     // 返回"Key集合"对象
296     public final Set<K> keySet() {
297         return navigableKeySet();
298     }
299 
300     // 返回“逆序”的Key集合
301     public NavigableSet<K> descendingKeySet() {
302         return descendingMap().navigableKeySet();
303     }
304 
305     // 排列fromKey(包含) 到 toKey(不包含) 的子map
306     public final SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey) {
307         return subMap(fromKey, true, toKey, false);
308     }
309 
310     // 返回当前Map的头部(从第一个节点 到 toKey, 不包括toKey)
311     public final SortedMap<K,V> headMap(K toKey) {
312         return headMap(toKey, false);
313     }
314 
315     // 返回当前Map的尾部[从 fromKey(包括fromKeyKey) 到 最后一个节点]
316     public final SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey) {
317         return tailMap(fromKey, true);
318     }
319 
320     // Map的Entry的集合
321     abstract class EntrySetView extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
322         private transient int size = -1, sizeModCount;
323 
324         // 获取EntrySet的大小
325         public int size() {
326             // 若SubMap是从“开始节点”到“结尾节点”，则SubMap大小就是原TreeMap的大小
327             if (fromStart && toEnd)
328                 return m.size();
329             // 若SubMap不是从“开始节点”到“结尾节点”，则调用iterator()遍历EntrySetView中的元素
330             if (size == -1 || sizeModCount != m.modCount) {
331                 sizeModCount = m.modCount;
332                 size = 0;
333                 Iterator i = iterator();
334                 while (i.hasNext()) {
335                     size++;
336                     i.next();
337                 }
338             }
339             return size;
340         }
341 
342         // 判断EntrySetView是否为空
343         public boolean isEmpty() {
344             TreeMap.Entry<K,V> n = absLowest();
345             return n == null || tooHigh(n.key);
346         }
347 
348         // 判断EntrySetView是否包含Object
349         public boolean contains(Object o) {
350             if (!(o instanceof Map.Entry))
351                 return false;
352             Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
353             K key = entry.getKey();
354             if (!inRange(key))
355                 return false;
356             TreeMap.Entry node = m.getEntry(key);
357             return node != null &&
358                 valEquals(node.getValue(), entry.getValue());
359         }
360 
361         // 从EntrySetView中删除Object
362         public boolean remove(Object o) {
363             if (!(o instanceof Map.Entry))
364                 return false;
365             Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
366             K key = entry.getKey();
367             if (!inRange(key))
368                 return false;
369             TreeMap.Entry<K,V> node = m.getEntry(key);
370             if (node!=null && valEquals(node.getValue(),entry.getValue())){
371                 m.deleteEntry(node);
372                 return true;
373             }
374             return false;
375         }
376     }
377 
378     // SubMap的迭代器
379     abstract class SubMapIterator<T> implements Iterator<T> {
380         // 上一次被返回的Entry
381         TreeMap.Entry<K,V> lastReturned;
382         // 指向下一个Entry
383         TreeMap.Entry<K,V> next;
384         // “栅栏key”。根据SubMap是“升序”还是“降序”具有不同的意义
385         final K fenceKey;
386         int expectedModCount;
387 
388         // 构造函数
389         SubMapIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
390                        TreeMap.Entry<K,V> fence) {
391             // 每创建一个SubMapIterator时，保存修改次数
392             // 若后面发现expectedModCount和modCount不相等，则抛出ConcurrentModificationException异常。
393             // 这就是所说的fast-fail机制的原理！
394             expectedModCount = m.modCount;
395             lastReturned = null;
396             next = first;
397             fenceKey = fence == null ? null : fence.key;
398         }
399 
400         // 是否存在下一个Entry
401         public final boolean hasNext() {
402             return next != null && next.key != fenceKey;
403         }
404 
405         // 返回下一个Entry
406         final TreeMap.Entry<K,V> nextEntry() {
407             TreeMap.Entry<K,V> e = next;
408             if (e == null || e.key == fenceKey)
409                 throw new NoSuchElementException();
410             if (m.modCount != expectedModCount)
411                 throw new ConcurrentModificationException();
412             // next指向e的后继节点
413             next = successor(e);
414     lastReturned = e;
415             return e;
416         }
417 
418         // 返回上一个Entry
419         final TreeMap.Entry<K,V> prevEntry() {
420             TreeMap.Entry<K,V> e = next;
421             if (e == null || e.key == fenceKey)
422                 throw new NoSuchElementException();
423             if (m.modCount != expectedModCount)
424                 throw new ConcurrentModificationException();
425             // next指向e的前继节点
426             next = predecessor(e);
427     lastReturned = e;
428             return e;
429         }
430 
431         // 删除当前节点(用于“升序的SubMap”)。
432         // 删除之后，可以继续升序遍历；红黑树特性没变。
433         final void removeAscending() {
434             if (lastReturned == null)
435                 throw new IllegalStateException();
436             if (m.modCount != expectedModCount)
437                 throw new ConcurrentModificationException();
438             // 这里重点强调一下“为什么当lastReturned的左右孩子都不为空时，要将其赋值给next”。
439             // 目的是为了“删除lastReturned节点之后，next节点指向的仍然是下一个节点”。
440             //     根据“红黑树”的特性可知：
441             //     当被删除节点有两个儿子时。那么，首先把“它的后继节点的内容”复制给“该节点的内容”；之后，删除“它的后继节点”。
442             //     这意味着“当被删除节点有两个儿子时，删除当前节点之后，'新的当前节点'实际上是‘原有的后继节点(即下一个节点)’”。
443             //     而此时next仍然指向"新的当前节点"。也就是说next是仍然是指向下一个节点；能继续遍历红黑树。
444             if (lastReturned.left != null && lastReturned.right != null)
445                 next = lastReturned;
446             m.deleteEntry(lastReturned);
447             lastReturned = null;
448             expectedModCount = m.modCount;
449         }
450 
451         // 删除当前节点(用于“降序的SubMap”)。
452         // 删除之后，可以继续降序遍历；红黑树特性没变。
453         final void removeDescending() {
454             if (lastReturned == null)
455                 throw new IllegalStateException();
456             if (m.modCount != expectedModCount)
457                 throw new ConcurrentModificationException();
458             m.deleteEntry(lastReturned);
459             lastReturned = null;
460             expectedModCount = m.modCount;
461         }
462 
463     }
464 
465     // SubMap的Entry迭代器，它只支持升序操作，继承于SubMapIterator
466     final class SubMapEntryIterator extends SubMapIterator<Map.Entry<K,V>> {
467         SubMapEntryIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
468                             TreeMap.Entry<K,V> fence) {
469             super(first, fence);
470         }
471         // 获取下一个节点(升序)
472         public Map.Entry<K,V> next() {
473             return nextEntry();
474         }
475         // 删除当前节点(升序)
476         public void remove() {
477             removeAscending();
478         }
479     }
480 
481     // SubMap的Key迭代器，它只支持升序操作，继承于SubMapIterator
482     final class SubMapKeyIterator extends SubMapIterator<K> {
483         SubMapKeyIterator(TreeMap.Entry<K,V> first,
484                           TreeMap.Entry<K,V> fence) {
485             super(first, fence);
486         }
487         // 获取下一个节点(升序)
488         public K next() {
489             return nextEntry().key;
490         }
491         // 删除当前节点(升序)
492         public void remove() {
493             removeAscending();
494         }
495     }
496 
497     // 降序SubMap的Entry迭代器，它只支持降序操作，继承于SubMapIterator
498     final class DescendingSubMapEntryIterator extends SubMapIterator<Map.Entry<K,V>> {
499         DescendingSubMapEntryIterator(TreeMap.Entry<K,V> last,
500                                       TreeMap.Entry<K,V> fence) {
501             super(last, fence);
502         }
503 
504         // 获取下一个节点(降序)
505         public Map.Entry<K,V> next() {
506             return prevEntry();
507         }
508         // 删除当前节点(降序)
509         public void remove() {
510             removeDescending();
511         }
512     }
513 
514     // 降序SubMap的Key迭代器，它只支持降序操作，继承于SubMapIterator
515     final class DescendingSubMapKeyIterator extends SubMapIterator<K> {
516         DescendingSubMapKeyIterator(TreeMap.Entry<K,V> last,
517                                     TreeMap.Entry<K,V> fence) {
518             super(last, fence);
519         }
520         // 获取下一个节点(降序)
521         public K next() {
522             return prevEntry().key;
523         }
524         // 删除当前节点(降序)
525         public void remove() {
526             removeDescending();
527         }
528     }
529 }

NavigableSubMap源码很多，但不难理解；读者可以通过源码和注释进行理解。

其实，读完NavigableSubMap的源码后，我们可以得出它的核心思想是：它是一个抽象集合类，为2个子类——"(升序)AscendingSubMap"和"(降序)DescendingSubMap"而服务；因为NavigableSubMap实现了许多公共API。它的最终目的是实现下面的一系列函数：

headMap(K toKey, boolean inclusive) 
headMap(K toKey)
subMap(K fromKey, K toKey)
subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey, boolean toInclusive)
tailMap(K fromKey)
tailMap(K fromKey, boolean inclusive)
navigableKeySet() 
descendingKeySet()

第3.10部分 TreeMap其它函数

1 顺序遍历和逆序遍历

TreeMap的顺序遍历和逆序遍历原理非常简单。
由于TreeMap中的元素是从小到大的顺序排列的。因此，顺序遍历，就是从第一个元素开始，逐个向后遍历；而倒序遍历则恰恰相反，它是从最后一个元素开始，逐个往前遍历。

我们可以通过 keyIterator() 和 descendingKeyIterator()来说明！
keyIterator()的作用是返回顺序的KEY的集合，
descendingKeyIterator()的作用是返回逆序的KEY的集合。

keyIterator() 的代码如下：

Iterator<K> keyIterator() {
    return new KeyIterator(getFirstEntry());
}

说明：从中我们可以看出keyIterator() 是返回以“第一个节点(getFirstEntry)” 为其实元素的迭代器。
KeyIterator的代码如下：

final class KeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
    KeyIterator(Entry<K,V> first) {
        super(first);
    }
    public K next() {
        return nextEntry().key;
    }
}

说明：KeyIterator继承于PrivateEntryIterator。当我们通过next()不断获取下一个元素的时候，就是执行的顺序遍历了。

descendingKeyIterator()的代码如下：

Iterator<K> descendingKeyIterator() {
    return new DescendingKeyIterator(getLastEntry());
}

说明：从中我们可以看出descendingKeyIterator() 是返回以“最后一个节点(getLastEntry)” 为其实元素的迭代器。
再看看DescendingKeyIterator的代码：

final class DescendingKeyIterator extends PrivateEntryIterator<K> {
    DescendingKeyIterator(Entry<K,V> first) {
        super(first);
    }
    public K next() {
        return prevEntry().key;
    }
}

说明：DescendingKeyIterator继承于PrivateEntryIterator。当我们通过next()不断获取下一个元素的时候，实际上调用的是prevEntry()获取的上一个节点，这样它实际上执行的是逆序遍历了。

至此，TreeMap的相关内容就全部介绍完毕了。若有错误或纰漏的地方，欢迎指正！

第4部分 TreeMap遍历方式

4.1 遍历TreeMap的键值对

第一步：根据entrySet()获取TreeMap的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = map.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
    Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
    // 获取key
    key = (String)entry.getKey();
        // 获取value
    integ = (Integer)entry.getValue();
}

4.2 遍历TreeMap的键

第一步：根据keySet()获取TreeMap的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = map.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
        // 获取key
    key = (String)iter.next();
        // 根据key，获取value
    integ = (Integer)map.get(key);
}

4.3 遍历TreeMap的值

第一步：根据value()获取TreeMap的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。

// 假设map是TreeMap对象
// map中的key是String类型，value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = map.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    value = (Integer)iter.next();
}

TreeMap遍历测试程序如下：

  1 import java.util.Map;
  2 import java.util.Random;
  3 import java.util.Iterator;
  4 import java.util.TreeMap;
  5 import java.util.HashSet;
  6 import java.util.Map.Entry;
  7 import java.util.Collection;
  8 
  9 /*
 10  * @desc 遍历TreeMap的测试程序。
 11  *   (01) 通过entrySet()去遍历key、value，参考实现函数：
 12  *        iteratorTreeMapByEntryset()
 13  *   (02) 通过keySet()去遍历key、value，参考实现函数：
 14  *        iteratorTreeMapByKeyset()
 15  *   (03) 通过values()去遍历value，参考实现函数：
 16  *        iteratorTreeMapJustValues()
 17  *
 18  * @author skywang
 19  */
 20 public class TreeMapIteratorTest {
 21 
 22     public static void main(String[] args) {
 23         int val = 0;
 24         String key = null;
 25         Integer value = null;
 26         Random r = new Random();
 27         TreeMap map = new TreeMap();
 28 
 29         for (int i=0; i<12; i++) {
 30             // 随机获取一个[0,100)之间的数字
 31             val = r.nextInt(100);
 32             
 33             key = String.valueOf(val);
 34             value = r.nextInt(5);
 35             // 添加到TreeMap中
 36             map.put(key, value);
 37             System.out.println(" key:"+key+" value:"+value);
 38         }
 39         // 通过entrySet()遍历TreeMap的key-value
 40         iteratorTreeMapByEntryset(map) ;
 41         
 42         // 通过keySet()遍历TreeMap的key-value
 43         iteratorTreeMapByKeyset(map) ;
 44         
 45         // 单单遍历TreeMap的value
 46         iteratorTreeMapJustValues(map);        
 47     }
 48     
 49     /*
 50      * 通过entry set遍历TreeMap
 51      * 效率高!
 52      */
 53     private static void iteratorTreeMapByEntryset(TreeMap map) {
 54         if (map == null)
 55             return ;
 56 
 57         System.out.println("
iterator TreeMap By entryset");
 58         String key = null;
 59         Integer integ = null;
 60         Iterator iter = map.entrySet().iterator();
 61         while(iter.hasNext()) {
 62             Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
 63             
 64             key = (String)entry.getKey();
 65             integ = (Integer)entry.getValue();
 66             System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
 67         }
 68     }
 69 
 70     /*
 71      * 通过keyset来遍历TreeMap
 72      * 效率低!
 73      */
 74     private static void iteratorTreeMapByKeyset(TreeMap map) {
 75         if (map == null)
 76             return ;
 77 
 78         System.out.println("
iterator TreeMap By keyset");
 79         String key = null;
 80         Integer integ = null;
 81         Iterator iter = map.keySet().iterator();
 82         while (iter.hasNext()) {
 83             key = (String)iter.next();
 84             integ = (Integer)map.get(key);
 85             System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
 86         }
 87     }
 88     
 89 
 90     /*
 91      * 遍历TreeMap的values
 92      */
 93     private static void iteratorTreeMapJustValues(TreeMap map) {
 94         if (map == null)
 95             return ;
 96         
 97         Collection c = map.values();
 98         Iterator iter= c.iterator();
 99         while (iter.hasNext()) {
100             System.out.println(iter.next());
101        }
102     }
103 }

   

第5部分 TreeMap示例

下面通过实例来学习如何使用TreeMap

  1 import java.util.*;
  2 
  3 /**
  4  * @desc TreeMap测试程序 
  5  *
  6  * @author skywang
  7  */
  8 public class TreeMapTest  {
  9 
 10     public static void main(String[] args) {
 11         // 测试常用的API
 12         testTreeMapOridinaryAPIs();
 13 
 14         // 测试TreeMap的导航函数
 15         //testNavigableMapAPIs();
 16 
 17         // 测试TreeMap的子Map函数
 18         //testSubMapAPIs();
 19     }
 20 
 21     /**
 22      * 测试常用的API
 23      */
 24     private static void testTreeMapOridinaryAPIs() {
 25         // 初始化随机种子
 26         Random r = new Random();
 27         // 新建TreeMap
 28         TreeMap tmap = new TreeMap();
 29         // 添加操作
 30         tmap.put("one", r.nextInt(10));
 31         tmap.put("two", r.nextInt(10));
 32         tmap.put("three", r.nextInt(10));
 33 
 34         System.out.printf("
 ---- testTreeMapOridinaryAPIs ----
");
 35         // 打印出TreeMap
 36         System.out.printf("%s
",tmap );
 37 
 38         // 通过Iterator遍历key-value
 39         Iterator iter = tmap.entrySet().iterator();
 40         while(iter.hasNext()) {
 41             Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
 42             System.out.printf("next : %s - %s
", entry.getKey(), entry.getValue());
 43         }
 44 
 45         // TreeMap的键值对个数        
 46         System.out.printf("size: %s
", tmap.size());
 47 
 48         // containsKey(Object key) :是否包含键key
 49         System.out.printf("contains key two : %s
",tmap.containsKey("two"));
 50         System.out.printf("contains key five : %s
",tmap.containsKey("five"));
 51 
 52         // containsValue(Object value) :是否包含值value
 53         System.out.printf("contains value 0 : %s
",tmap.containsValue(new Integer(0)));
 54 
 55         // remove(Object key) ： 删除键key对应的键值对
 56         tmap.remove("three");
 57 
 58         System.out.printf("tmap:%s
",tmap );
 59 
 60         // clear() ： 清空TreeMap
 61         tmap.clear();
 62 
 63         // isEmpty() : TreeMap是否为空
 64         System.out.printf("%s
", (tmap.isEmpty()?"tmap is empty":"tmap is not empty") );
 65     }
 66 
 67 
 68     /**
 69      * 测试TreeMap的子Map函数
 70      */
 71     public static void testSubMapAPIs() {
 72         // 新建TreeMap
 73         TreeMap tmap = new TreeMap();
 74         // 添加“键值对”
 75         tmap.put("a", 101);
 76         tmap.put("b", 102);
 77         tmap.put("c", 103);
 78         tmap.put("d", 104);
 79         tmap.put("e", 105);
 80 
 81         System.out.printf("
 ---- testSubMapAPIs ----
");
 82         // 打印出TreeMap
 83         System.out.printf("tmap:
	%s
", tmap);
 84 
 85         // 测试 headMap(K toKey)
 86         System.out.printf("tmap.headMap("c"):
	%s
", tmap.headMap("c"));
 87         // 测试 headMap(K toKey, boolean inclusive) 
 88         System.out.printf("tmap.headMap("c", true):
	%s
", tmap.headMap("c", true));
 89         System.out.printf("tmap.headMap("c", false):
	%s
", tmap.headMap("c", false));
 90 
 91         // 测试 tailMap(K fromKey)
 92         System.out.printf("tmap.tailMap("c"):
	%s
", tmap.tailMap("c"));
 93         // 测试 tailMap(K fromKey, boolean inclusive)
 94         System.out.printf("tmap.tailMap("c", true):
	%s
", tmap.tailMap("c", true));
 95         System.out.printf("tmap.tailMap("c", false):
	%s
", tmap.tailMap("c", false));
 96    
 97         // 测试 subMap(K fromKey, K toKey)
 98         System.out.printf("tmap.subMap("a", "c"):
	%s
", tmap.subMap("a", "c"));
 99         // 测试 
100         System.out.printf("tmap.subMap("a", true, "c", true):
	%s
", 
101                 tmap.subMap("a", true, "c", true));
102         System.out.printf("tmap.subMap("a", true, "c", false):
	%s
", 
103                 tmap.subMap("a", true, "c", false));
104         System.out.printf("tmap.subMap("a", false, "c", true):
	%s
", 
105                 tmap.subMap("a", false, "c", true));
106         System.out.printf("tmap.subMap("a", false, "c", false):
	%s
", 
107                 tmap.subMap("a", false, "c", false));
108 
109         // 测试 navigableKeySet()
110         System.out.printf("tmap.navigableKeySet():
	%s
", tmap.navigableKeySet());
111         // 测试 descendingKeySet()
112         System.out.printf("tmap.descendingKeySet():
	%s
", tmap.descendingKeySet());
113     }
114 
115     /**
116      * 测试TreeMap的导航函数
117      */
118     public static void testNavigableMapAPIs() {
119         // 新建TreeMap
120         NavigableMap nav = new TreeMap();
121         // 添加“键值对”
122         nav.put("aaa", 111);
123         nav.put("bbb", 222);
124         nav.put("eee", 333);
125         nav.put("ccc", 555);
126         nav.put("ddd", 444);
127 
128         System.out.printf("
 ---- testNavigableMapAPIs ----
");
129         // 打印出TreeMap
130         System.out.printf("Whole list:%s%n", nav);
131 
132         // 获取第一个key、第一个Entry
133         System.out.printf("First key: %s	First entry: %s%n",nav.firstKey(), nav.firstEntry());
134 
135         // 获取最后一个key、最后一个Entry
136         System.out.printf("Last key: %s	Last entry: %s%n",nav.lastKey(), nav.lastEntry());
137 
138         // 获取“小于/等于bbb”的最大键值对
139         System.out.printf("Key floor before bbb: %s%n",nav.floorKey("bbb"));
140 
141         // 获取“小于bbb”的最大键值对
142         System.out.printf("Key lower before bbb: %s%n", nav.lowerKey("bbb"));
143 
144         // 获取“大于/等于bbb”的最小键值对
145         System.out.printf("Key ceiling after ccc: %s%n",nav.ceilingKey("ccc"));
146 
147         // 获取“大于bbb”的最小键值对
148         System.out.printf("Key higher after ccc: %s%n
",nav.higherKey("ccc"));
149     }
150 
151 }

运行结果：

{one=8, three=4, two=2}
next : one - 8
next : three - 4
next : two - 2
size: 3
contains key two : true
contains key five : false
contains value 0 : false
tmap:{one=8, two=2}
tmap is empty