Java集合框架：Treemap, TreeSet, HashSet, HashMap详解

本文将对Java中的四种集合类——`TreeMap`, `TreeSet`, `HashSet`, `HashMap`进行简要介绍，它们都是Java集合框架的重要组成部分，分别提供了不同的数据结构和操作特性。 `TreeMap`是基于红黑树（Red-Black Tree）实现的有序映射（Map）。在`TreeMap`中，键（Key）必须实现`Comparable`接口，以便进行排序。如果插入的键不满足这个条件，`TreeMap`将无法正确工作。插入的元素会按照键的自然顺序或比较器提供的顺序进行排序。在示例代码中，`treeTest()`方法创建了一个`TreeSet`，并尝试添加多个相同的学生对象。由于没有重写`compareTo`方法，所有元素被视为相等，因此`set.size()`返回1，而非预期的4。 `TreeSet`同样基于红黑树实现，它是一个有序集合，插入的元素需要实现`Comparable`接口或者在构造时提供一个`Comparator`。在`treeTest()`方法中，如果`Student`类的`compareTo`方法被正确实现，根据比较规则，集合将包含唯一的学生对象。 `HashSet`是基于哈希表（Hash Table）实现的无序集合，不允许有重复元素。它不保证集合中元素的顺序，插入和删除操作通常比`TreeSet`更快。在`mapTest()`方法中，创建了`HashSet`的变体`HashMap`。`HashMap`是一个存储键值对（Key-Value Pairs）的容器，其中键必须实现`hashCode`和`equals`方法。在示例中，所有的键（`Student`对象）都返回相同的`hashCode`，且`equals`始终返回`true`，这意味着它们被视为相同，所以只有一条记录在`HashMap`中。 `HashMap`依赖于键的`hashCode`和`equals`方法来确定键值对的位置。当插入键值对时，`hashCode`用于快速定位到桶（Bucket），然后通过`equals`方法检查键是否已存在。如果两个键的`hashCode`相同但`equals`返回`false`，那么它们将存储在同一个桶的不同位置，这可能导致性能下降，因为查找可能需要遍历链表。在示例代码中，由于所有键的`hashCode`和`equals`都相同，`HashMap`只会保存最后一个插入的键值对。 总结来说，`TreeMap`和`TreeSet`适合需要有序存储且可以比较的对象，而`HashSet`和`HashMap`则适用于快速查找和无特定顺序的需求。在实际使用中，应确保对象正确实现`Comparable`（如果需要排序）和`hashCode`/`equals`（如果用于哈希表），以保证集合行为的正确性。