HashMap vs. TreeMap vs. Hashtable vs. LinkedHashMap

Map是最重要的数据结构。这篇文章中,我会带你们看看HashMap, TreeMap, HashTable和LinkedHashMap的区别。

1. Map概览

Java SE中有四种常见的Map实现——HashMap, TreeMap, Hashtable和LinkedHashMap。如果我们使用一句话来分别概括它们的特点,就是:

  • HashMap就是一张hash表,键和值都没有排序。
  • TreeMap以红-黑树结构为基础,键值按顺序排列。
  • LinkedHashMap保存了插入时的顺序。
  • Hashtable是同步的(而HashMap是不同步的)。所以如果在线程安全的环境下应该多使用HashMap,而不是Hashtable,因为Hashtable对同步有额外的开销。
  1. HashMap

如果HashMap的键(key)是自定义的对象,那么需要按规则定义它的equals()和hashCode()方法

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }
    public String toString(){   
        return color + " dog";
    }
}

public class TestHashMap {
    public static void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = new HashMap();
        Dog d1 = new Dog("red");
        Dog d2 = new Dog("black");
        Dog d3 = new Dog("white");
        Dog d4 = new Dog("white");

        hashMap.put(d1, 10);
        hashMap.put(d2, 15);
        hashMap.put(d3, 5);
        hashMap.put(d4, 20);

        //print size
        System.out.println(hashMap.size());

        //loop HashMap
        for (Entry entry : hashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey().toString() + " - " + entry.getValue());
        }
    }
}

输出:

4
white dog - 5
black dog - 15
red dog - 10
white dog - 20

注意,我们错误的将”white dogs”添加了两次,但是HashMap却接受了两只”white dogs”。这不合理(因为HashMap的键不应该重复),我们会搞不清楚真正有多少白色的狗存在。

Dog类应该定义如下:

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        return ((Dog) o).color == this.color;
    }

    public int hashCode() {
        return color.length();
    }

    public String toString(){   
        return color + " dog";
    }
}

现在输出结果如下:

3
red dog - 10
white dog - 20
black dog - 15

输出结果如上是因为HashMap不允许有两个相等的元素存在。默认情况下(也就是类没有实现hashCode()和equals()方法时),会使用Object类中的这两个方法。Object类中的hashCode()对于不同的对象会返回不同的整数,而只有两个引用指向的同样的对象时equals()才会返回true。如果你不是很了解hashCode()和equals()的规则,可以看看这篇文章

来看看HashMap最常用的方法,如迭代、打印等。

3. TreeMap

TreeMap的键按顺序排列。让我们先看个例子看看什么叫作“键按顺序排列”。

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }
    public boolean equals(Object o) {
        return ((Dog) o).color == this.color;
    }

    public int hashCode() {
        return color.length();
    }
    public String toString(){   
        return color + " dog";
    }
}

public class TestTreeMap {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog("red");
        Dog d2 = new Dog("black");
        Dog d3 = new Dog("white");
        Dog d4 = new Dog("white");

        TreeMap treeMap = new TreeMap();
        treeMap.put(d1, 10);
        treeMap.put(d2, 15);
        treeMap.put(d3, 5);
        treeMap.put(d4, 20);

        for (Entry entry : treeMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
    }
}

输出:

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: collection.Dog cannot be cast to java.lang.Comparable
    at java.util.TreeMap.put(Unknown Source)
    at collection.TestHashMap.main(TestHashMap.java:35)

因为TreeMap按照键的顺序进行排列对象,所以键的对象之间需要能够比较,所以就要实现Comparable接口。你可以使用String作为键,String已经实现了Comparable接口。

我们来修改下Dog类,让它实现Comparable接口。

class Dog implements Comparable<Dog>{
    String color;
    int size;

    Dog(String c, int s) {
        color = c;
        size = s;
    }

    public String toString(){   
        return color + " dog";
    }

    @Override
    public int compareTo(Dog o) {
        return  o.size - this.size;
    }
}

public class TestTreeMap {
    public static void main(String[] args) {
        Dog d1 = new Dog("red", 30);
        Dog d2 = new Dog("black", 20);
        Dog d3 = new Dog("white", 10);
        Dog d4 = new Dog("white", 10);

        TreeMap treeMap = new TreeMap();
        treeMap.put(d1, 10);
        treeMap.put(d2, 15);
        treeMap.put(d3, 5);
        treeMap.put(d4, 20);

        for (Entry entry : treeMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
    }
}

输出:

red dog - 10
black dog - 15
white dog - 20

结果根据键的排列顺序进行输出,在我们的例子中根据size排序的。

如果我们将“Dog d4 = new Dog(“white”, 10);”替换成“Dog d4 = new Dog(“white”, 40);”,那么输出会变成:

white dog - 20
red dog - 10
black dog - 15
white dog - 5

这是因为TreeMap使用compareTo()方法来比较键值的大小,size不相等的狗是不同的狗。

4. Hashtable

Java文档写道:

HashMap类和Hashtable类几乎相同,不同之处在于HashMap是不同步的,也允许接受null键和null值。

5. LinkedHashMap

LinkedHashMap is a subclass of HashMap. That means it inherits the features of HashMap. In addition, the linked list preserves the insertion-order.

Let’s replace the HashMap with LinkedHashMap using the same code used for HashMap.

LinkedHashMap是HashMap的子类,所以LinkedHashMap继承了HashMap的一些属性,它在HashMap基础上增加的特性就是保存了插入对象的顺序。

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

    public boolean equals(Object o) {
        return ((Dog) o).color == this.color;
    }

    public int hashCode() {
        return color.length();
    }

    public String toString(){   
        return color + " dog";
    }
}

public class TestHashMap {
    public static void main(String[] args) {

        Dog d1 = new Dog("red");
        Dog d2 = new Dog("black");
        Dog d3 = new Dog("white");
        Dog d4 = new Dog("white");

        LinkedHashMap linkedHashMap = new LinkedHashMap();
        linkedHashMap.put(d1, 10);
        linkedHashMap.put(d2, 15);
        linkedHashMap.put(d3, 5);
        linkedHashMap.put(d4, 20);

        for (Entry entry : linkedHashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }       
    }
}

输出:

red dog - 10
black dog - 15
white dog - 20

如果我们使用HashMap的话,输出将会如下,会打乱插入的顺序:

red dog - 10
white dog - 20
black dog - 15
原文链接: Programcreek 翻译: ImportNew.com - 唐小娟
译文链接: http://www.importnew.com/8658.html
[ 转载请保留原文出处、译者和译文链接。]

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8 条评论

  1. songyakun 说道:

    这句话有误:
    “Hashtable是同步的(而HashMap是不同步的)。所以如果线程安全的环境下应该使用HashMap,因为Hashtable对同步有额外的开销。”
    我觉得应该为:
    Hashtable是同步的(而HashMap是不同步的)。所以如果线程安全的环境下应该使用Hashtable,但Hashtable对同步有额外的开销。

    Hot debate. What do you think? Thumb up 2 Thumb down 7

    • 唐小娟 说道:

      原文是“This gives us the reason that HashMap should be used if it is thread-safe, since Hashtable has overhead for synchronization.”

      这里的确容易引起误解,作者想表达的意思是”假设环境是线程安全的话,应该多用HashMap而不是Hashtable,因为Hashtable会对同步有额外的开销“

      Thumb up 3 Thumb down 0

  2. smaltdd 说道:

    我说代码怎么编译不过,看了原文才发现。翻译怎么还把原来的代码给改了。

    Thumb up 1 Thumb down 0

    • 唐小娟 说道:

      你真认真哦 还在电脑上运行程序^_^
      请问哪里不对呢?我真的看不出诶 可能我不小心改动了

      Thumb up 1 Thumb down 0

      • 刃学 说道:

        for (Entry entry : treeMap.entrySet()) {
        System.out.println(entry.getKey() + ” – ” + entry.getValue());
        }

        这样写能遍历吗?作者用的是jdk几,什么IDE呀?

        Thumb up 1 Thumb down 0

  3. pan 说道:

    class Dog implements Comparable{
    String color;
    int size;

    Dog(String c, int s) {
    color = c;
    size = s;
    }

    public String toString(){
    return color + ” dog”;
    }

    @Override
    public int compareTo(Dog o) {
    return o.size – this.size;
    }
    }
    —————————
    @Override
    public int compareTo(Object o) {
    return 0;
    }
    public int compareTo(Dog o) {
    return 1;
    }
    需要实现接口的compareTo(Object o)
    重载compareTo方法

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