TreeSet能自动排序,因其底层基于自平衡红黑树(TreeMap实现),写入即有序;默认依赖元素的compareTo()方法进行自然排序与去重。

TreeSet 为什么能自动排序?——底层是红黑树,不是数组或链表
TreeSet 能排序,根本原因不在“Set”接口,而在它背后用的 TreeMap:TreeSet 实际是 TreeMap 的 key 集合包装(value 固定为一个静态对象 PRESENT)。而 TreeMap 底层是**自平衡红黑树**,插入时就按比较规则把节点放到左子树(小)或右子树(大)中,天然维持有序结构。
- 每次调用
add(),都会走TreeMap.put(),触发红黑树的查找 + 插入 + 平衡逻辑 - 不依赖遍历时排序(如
Arrays.sort()),而是**写入即有序**,后续遍历、first()、higher()等操作都直接利用树结构 - 时间复杂度稳定在
O(log n),比先存后排(O(n log n))更高效,尤其适合动态增删+查范围的场景
自然排序(Natural Ordering)是怎么生效的?——靠 compareTo() 返回值判大小和去重
TreeSet 默认构造器 new TreeSet() 使用元素自身的 compareTo() 方法。这个方法来自 Comparable 接口,Java 内置类型(Integer、String、Double)都已实现它:
-
Integer比较数值大小:5.compareTo(3) → 1(正数,5 > 3) -
String按 Unicode 码点字典序:"apple".compareTo("banana") → 负数(因为 'a' - 返回
0表示“逻辑相等”,TreeSet 就认为是重复元素,**不会添加**——注意:这里只看compareTo(),和equals()无关!建议二者语义一致,否则行为反直觉 - 如果存
null,运行时抛NullPointerException:因为null.compareTo(...)必然空指针
自定义类无法直接放进 TreeSet?——必须实现 Comparable 或传 Comparator
像 Person、Order 这类自己写的类,默认没有 compareTo(),直接 new TreeSet 后 add 会报 ClassCastException(实际是 Comparable 强转失败):
class Person implements Comparable{ String name; int age; public Person(String name, int age) { this.name = name; this.age = age; } @Override public int compareTo(Person o) { return Integer.compare(this.age, o.age); // 按年龄升序 }}
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TreeSet
set = new TreeSet(); set.add(new Person("Alice", 30)); set.add(new Person("Bob", 25)); // 自动按 age 排成 [Bob(25), Alice(30)]
- 若不想改类源码(比如第三方类),可用带
Comparator的构造器:new TreeSet(Comparator.comparingInt(p -> p.age))- 降序?把
Integer.compare(a, b)换成Integer.compare(b, a),或用Comparator.reverseOrder()- 多字段排序?链式调用:
Comparator.comparingInt(p -> p.age).thenComparing(p -> p.name)容易被忽略的关键细节:去重逻辑和 null 处理
很多人以为 TreeSet 去重靠
equals(),其实完全不是——它只依赖compareTo()或compare()是否返回0。这就带来两个易错点:
- 如果
compareTo()写成this.age - other.age,当 age 是Integer.MIN_VALUE和Integer.MAX_VALUE时会整数溢出,返回错误结果 → 改用Integer.compare(this.age, other.age)- 自定义
Comparator里没处理null,而数据中恰好有 null,就会抛NullPointerException;需显式判断,例如:(a, b) -> a == null ? (b == null ? 0 : -1) : b == null ? 1 : a.compareTo(b)- TreeSet 不是线程安全的:并发 add 可能破坏红黑树结构,报
ConcurrentModificationException或数据错乱;需要同步时,用Collections.synchronizedSortedSet()或换用ConcurrentSkipListSet真正用好 TreeSet,关键是理解它“排序即存储、比较即唯一”的契约——所有行为都从
compareTo或compare这一个入口衍生出来,而不是把它当成“带排序功能的 HashSet”。










