前面两节分别介绍了Set接口的实现类HashSet和LinkedHashSet类。本节介绍TreeSet类。
TreeSet 也是一个有序的集合，TreeSet使用二叉树的原理对加入的元素按照升序或降序排序，该类对新添加的元素都会进行排序，将元素插入到二叉树指定的位置。
下面先通过一个应用实例对TreeSet的用法有个具体了解。
package treeset;
import java.util.TreeSet;
public class TreeSetTest {
public static void main(String[] args) {
TreeSet<Integer> set = new TreeSet();
set.add(9);
set.add(-2);
set.add(3);
set.add(10);
System.out.println(set);//[-2, 5, 9, 10]
//输出集合中第一个元素
System.out.println("set.first() = "+set.first());//set.first() = -2
//输出集合中最后一个元素
System.out.println("set.last() = "+set.last());//set.last() = 10
//返回小于4的子集，不包含4
System.out.println("set.headSet() = "+set.headSet(4));//set.headSet() = [-2, 3]
//返回大于5的子集，包含5
System.out.println("set.tailSet() = "+set.tailSet(5));//set.tailSet() = [9, 10]
//返回大于等于-3，小于4的子集
System.out.println("set.subSet() = "+set.subSet(-3, 4));//set.subSet() = [-2, 3]
}
}与HashSet集合采用通过hash算法来决定元素的存储位置不同，TreeSet采用二叉树的数据结构来存储集合元素。
图 14-6 TreeSetTest示例输出结果
从输出结果可以看出，TreeSet对加入元素默认按照升序进行排序。
TreeSet的排序原理
TreeSet调用元素的compareTo方法来比较元素之间的大小关系，然后将元素按升序或降序排列，因此待加入的元素必须实现compareTo方法，并通过compareTo方法比较两个元素内容的大小。
待加入的元素如何实现compareTo方法呢？Java提供了一个Comparable接口，该接口定义了一个compareTo(Object o)方法，用于比较两个元素的大小，并返回一个整数值。需要加入TreeSet集合的元素必须要实现该接口，该接口的实现代码用于比较当前元素与传入元素的大小进行比较，并返回结果。因此实现该接口类的对象就可以比较大小。当一个对象调用该方法与另一个对象进行比较时，该方法就可以返回比较结果。例如：tempObj1.compareTo(obj2)，如果该方法返回0，则代表这两个对象相等；如果该方法返回1，则表明tempObj1大于obj2；如果该方法返回-1，则表明tempObj1小于obj2。
需要加入TreeSet集合的元素必须实现Comparable接口，如果试图把没有实现Comparable接口的类对象加入TreeSet时，程序就会抛出异常。
没有实现Comparable接口类的程序代码如下：
package treesetnum;
import java.util.TreeSet;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
TreeSet<MyNumber> set = new TreeSet();
set.add(new MyNumber(12));
set.add(new MyNumber(8));
set.add(new MyNumber(19));
}
}
// MyNumber类
package treesetnum;
public class MyNumber {
public int num;
public MyNumber(int innum)
{
num = innum;
}
public void OutNum()
{
System.out.println("序号：" + num);
}
}MyNumber为自定义的序号类，该类没有实现Comparable接口。程序在MainTest类的main方法中声明了TreeSet集合，并添加MyNumber对象。运行上述代码后，程序抛出错误，如下图所示：
图 14-7 MainTest程序输出结果
从输出结果可以看出，程序抛出“Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: treesetnum.MyNumber cannot be cast to java.lang.Comparable”异常，意思是MyNumber类没有实现Comparable接口，导致进行元素比较时发生错误。
在上面的例子代码中，TreeSet集合添加了三个MyNumber对象，添加第一个对象时，TreeSet里没有任何元素，所以不会出现任何问题，当添加第二个MyNumber对象时，TreeSet就会调用该对象的compareTo(Object obj)方法与集合中的其他元素进行比较，如果其对应的类没有实现Comparable 接口，则会引发ClassCastException异常。
修改上面的代码如下：
package treesetnum;
import java.util.Iterator;
import java.util.TreeSet;
public class MainTest {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
TreeSet<MyNumber> set = new TreeSet();
set.add(new MyNumber(12));
set.add(new MyNumber(8));
set.add(new MyNumber(19));
//输出集合元素
Iterator<MyNumber> i = set.iterator();
while(i.hasNext()) {
MyNumber temp = (MyNumber)i.next();
temp.OutNum();
}
}
}
// MyNumber类
package treesetnum;
public class MyNumber implements Comparable{
public int num;
public MyNumber(int innum)
{
num = innum;
}
public void OutNum()
{
System.out.println("序号：" + num);
}
@Override
public int compareTo(Object o) {
// TODO Auto-generated method stub
MyNumber inMyNumner = (MyNumber)o;
// 大于返回1
if( this.num > inMyNumner.getNum() )
return 1;
//小于返回-1
if( this.num < inMyNumner.getNum() )
return -1;
//相等返回0
return 0;
}
public int getNum() {
return num;
}
public void setNum(int num) {
this.num = num;
}
}修改后的代码在MyNumber类中实现了Comparable接口，实现方法名为compareTo，该方法实现两个类属性num的大小比较。如果当前num大于传入的num，该方法返回1；如果当前num小于传入的num，该方法返回-1；若相等则返回0。
修改后的代码输出结果如下图所示：
图 14-8 修改后代码输出结果
从图中可以看出，修改后的代码可以正常地加入元素，并能对加入的元素进行正确排序。
■ 知识点拨
在实际编程中，需要注意的是放入TreeSet集合中的元素必须是可“排序”的，对加入的元素（自定义类），若要实现compareTo方法，必须实现Comparable接口。在Java SDK中，已经有一些实现了Comparable接口的类，其中包括String字符串类，还包括Float、Interger、Long、Short、Double等数字类。