【Java集合篇之Map】HashMap、HashTable、TreeMap、LinkedHashMap的区别以及应用场景

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2022-05-22 05:21 173阅读 0赞

今天我向大家介绍Map接口中常用的四个集合类，先看看这几种实现类的类结构：

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>
        implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

public class Hashtable<K,V>
        extends Dictionary<K,V>
        implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

public class LinkedHashMap<K,V>
        extends HashMap<K,V>
        implements Map<K,V>

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

首先可以先看一下Map接口常用实现类的思维导图：

![70][]

### HashMap ###

HashMap 是一个最常用的Map，它根据键的HashCode 值存储数据，根据键可以直接获取它的值，具有很快的访问速度。遍历时，取得数据的顺序是完全随机的。  
　　HashMap最多只允许一条记录的键为Null；允许多条记录的值为 Null。

HashMap不支持线程的同步（即任一时刻可以有多个线程同时写HashMap），可能会导致数据的不一致。如果需要同步，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有同步的能力，或者使用ConcurrentHashMap。

######         Map这个相信只要写java的人都用过，无序，线程不安全。要注意的是jdk1.8以后hashMap源码 变了，底层优化了。以后要是面试官问你hashMap怎么存储，你就不能说按照数组存储节点，hash值相同时直接往后排列，相当于数组中对应的元素都是链表。这就错啦！！！jdk1.8之后添加了这个属性： ######

###### ![70 1][]    ######

###### 这个表示当相同hash值相同的元素大于8个时候，存储结构会变成红黑树来存储，方便查找，如下图所示：    ######

![70 2][]

测试代码如下：

package com.map.test;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Map;
    
    public class HashMapTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            Map<String, String> map = new HashMap<>();
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                map.put("test"+i, "test");
            }
    
            Iterator it = map.entrySet().iterator();
            while (it.hasNext()){
                Map.Entry entry = (Map.Entry)it.next();
                System.out.println(entry.getKey());
            }
        }
    }

输出结果：

D:\javaTools\jdk\jdk1.8\bin\java "-javaagent:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\lib\idea_rt.jar=57483:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\charsets.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\deploy.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\javaws.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jce.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfr.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfxswt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jsse.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\management-agent.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\plugin.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\resources.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\rt.jar;D:\workspace\idea_work\Map\out\production\Map com.map.test.HashMapTest
    test16
    test15
    test14
    test13
    test12
    test11
    test10
    test0
    test1
    test19
    test18
    test17
    test4
    test5
    test2
    test3
    test8
    test9
    test6
    test7
    
    Process finished with exit code 0

从结果上很轻易看的出，HashMap是无序的（关于线程安全问题，以后有时间再写），线程安全这里要多说一点，其实除了HashTable之外，Map家族中还有Vector是线程安全的，并发容器有ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap等

### HashTable ###

Hashtable与 HashMap类似，它继承自Dictionary类。不同的是：它不允许记录的键或者值为空；它支持线程的同步（即任一时刻只有一个线程能写Hashtable），因此也导致了 Hashtable在写入时会比较慢。

注：HashTable现在比较少见，我开发了几年从来没用过，但一些老程序员面试的时候经常会问，我们只需了解一些概念性的东西就好，不必深究。

### LinkedHashMap ###

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序，在用Iterator遍历LinkedHashMap时，先得到的记录肯定是先插入的。也可以在构造时带参数，按照应用次数排序。

在遍历的时候会比HashMap慢，不过有种情况例外：当HashMap容量很大，实际数据较少时，遍历起来可能会比LinkedHashMap慢。因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关，和容量无关，而HashMap的遍历速度和他的容量有关。

LinkedHashMap可以保存输入顺序，这点在key值为中文时候特别方便(虽然key值不建议为中文)。比如你现在要在页面中输出周一，周二，周三分别迟到的人数，测试代码如下：

package com.map.test;
    
    import java.util.Iterator;
    import java.util.LinkedHashMap;
    import java.util.Map;
    
    public class LinkedHashMapTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>();
            map.put("星期一", 50);
            map.put("星期二", 30);
            map.put("星期三", 20);
    
            Iterator it = map.entrySet().iterator();
            while (it.hasNext()){
                Map.Entry entry = (Map.Entry)it.next();
                System.out.println(entry.getKey());
            }
        }
    }

测试结果：

D:\javaTools\jdk\jdk1.8\bin\java "-javaagent:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\lib\idea_rt.jar=57555:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\charsets.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\deploy.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\javaws.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jce.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfr.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfxswt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jsse.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\management-agent.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\plugin.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\resources.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\rt.jar;D:\workspace\idea_work\Map\out\production\Map com.map.test.LinkedHashMapTest
    星期一
    星期二
    星期三
    
    Process finished with exit code 0

### TreeMap ###

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序。

默认是按键值的升序排序，也可以指定排序的比较器，当用Iterator 遍历TreeMap时，得到的记录是排过序的。

测试代码如下：

package com.map.test;
    
    import java.util.HashMap;
    import java.util.Iterator;
    import java.util.Map;
    import java.util.TreeMap;
    
    public class TreeMapTest {
        public static void main(String[] args) {
    
            Map<String, String> map = new TreeMap<>();
            for (int i = 0; i < 20; i++) {
                map.put("test"+i, "test");
            }
    
            Iterator it = map.entrySet().iterator();
            while (it.hasNext()){
                Map.Entry entry = (Map.Entry)it.next();
                System.out.println(entry.getKey());
            }
        }
    }

TreeMap会按照key值默认排序，这样会很方便我们操作。假设一个业务场景，你需要在页面输出过去两个月内每天门网站注册人数，这时候你就可以从数据库中取出值放入treeMap中，key用一个String的date，value用注册人数，然后遍历treemap就可以了.

测试结果：

D:\javaTools\jdk\jdk1.8\bin\java "-javaagent:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\lib\idea_rt.jar=57507:D:\javaTools\IDEA\IDEA\IntelliJ IDEA 2017.3.4\bin" -Dfile.encoding=UTF-8 -classpath D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\charsets.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\deploy.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\access-bridge-64.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\cldrdata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\dnsns.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jaccess.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\jfxrt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\localedata.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\nashorn.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunec.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunjce_provider.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunmscapi.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\sunpkcs11.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\ext\zipfs.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\javaws.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jce.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfr.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jfxswt.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\jsse.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\management-agent.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\plugin.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\resources.jar;D:\javaTools\jdk\jdk1.8\jre\lib\rt.jar;D:\workspace\idea_work\Map\out\production\Map com.map.test.TreeMapTest
    test0
    test1
    test10
    test11
    test12
    test13
    test14
    test15
    test16
    test17
    test18
    test19
    test2
    test3
    test4
    test5
    test6
    test7
    test8
    test9
    
    Process finished with exit code 0

可以看出按照key值进行排序输出，主要原理是put函数内部使用了Comparator比较器。源码是下面这段代码：

i = comparator1.compare(obj, entry.key);  
    if (i < 0)  
        entry = entry.left;  
    else if (i > 0)  
        entry = entry.right;  
    else  
        return entry.setValue(obj1);

[70]: /images/20220522/9aa626df862f4a46bb09fcbefafc9871.png
[70 1]: /images/20220522/2be4afab86894f13997442d3f6822c9b.png
[70 2]: /images/20220522/ee4349c6732b4fef9a39f66ac21df134.png