java 数据结构之 map 及非线程安全实现类hashmap treemap linkedhashmap概述

HashMap

HashMap 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
既然要介绍HashMap，那么就顺带介绍HashTable,两者进行比对。HashMap和Hashtable都是Map接口的经典实现类。由于Hashtable是个古老的Map实现类（从Hashtable的命名规范就可以看出，t没有大写，并不是我写错了），需要方法比较繁琐，不符合Map接口的规范。但是Hashtable也具有HashMap不具有的优点。下面我们进行两者之间的比对。

 

HashMap与Hashtable的区别

1.Hashtable是一个线程安全的Map实现，但HashMap是线程不安全的实现，所以HashMap比Hashtable的性能好一些；但如果有多个线程访问同一个Map对象时，使用Hashtable实现类会更好。

2.Hashtable不允许使用null作为key和value，如果试图把null值放进Hashtable中，将会引发NullPointerException异常；但是HashMap可以使用null作为key或value。

 

排序方式：

HashMap  LinkedHashmap不支持重新排序,  hashmap 元素无序，linkedHashMap 元素按照插入顺序排序，

 如果需要元素有序该使用 TreeMap,参考treeset 的排序方式。

HashMap判断key与value相等的标准

前面文章中，我们针对其他集合都分析了判断集合元素相等的标准。针对HashMap也不例外，不同的是有两个元素：key与value需要分别介绍判断相等的标准。

key判断相等的标准

类似于HashSet，HashMap与Hashtable判断两个key相等的标准是：两个key通过equals()方法比较返回true,两个key的hashCode值也相等，则认为两个key是相等的。

注意：用作key的对象必须实现了hashCode()方法和equals()方法。并且最好两者返回的结果一致，即如果equals()返回true，hashCode()值相等。

value判断相等的标准

HashMap与Hashtable判断两个value相等的标准是：只要两个对象通过equals()方法比较返回true即可。

注意：HashMap中key所组成的集合元素不能重复，value所组成的集合元素可以重复。

下面程序示范了HashMap判断key与value相等的标准。

public class A {
    public int count;
 
    public A(int count) {
        this.count = count;
    }
    //根据count值来计算hashCode值
    @Override
    public int hashCode() {
        final int prime = 31;
        int result = 1;
        result = prime * result + count;
        return result;
    }
    //根据count值来判断两个对象是否相等
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        A other = (A) obj;
        if (count != other.count)
            return false;
        return true;
    }
    
 
}

public class B {
    public int count;
    public B(int count) {
        this.count = count;
    }
     //根据count值来判断两个对象是否相等
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj)
            return true;
        if (obj == null)
            return false;
        if (getClass() != obj.getClass())
            return false;
        B other = (B) obj;
        if (count != other.count)
            return false;
        return true;
    }
 
}

public class HashMapTest {
    public static void main(String[] args){
        HashMap map = new HashMap();
        map.put(new A(1000), "集合Set");
        map.put(new A(2000), "集合List");
        map.put(new A(3000), new B(1000));
       //仅仅equals()比较为true，但认为是相同的value
        boolean isContainValue = map.containsValue(new B(1000));
        System.out.println(isContainValue);
      //虽然是不同的对象，但是equals()和hashCode()返回结果都相等
        boolean isContainKey = map.containsKey(new A(1000));
        System.out.println(isContainKey);
      //equals()和hashCode()返回结果不满足key相等的条件
        System.out.println(map.containsKey(new A(4000)));
    }
    
}

输出结果：

true
true
false

注意：如果是加入HashMap的key是个可变对象，在加入到集合后又修改key的成员变量的值，可能导致hashCode()值以及equal()的比较结果发生变化，无法访问到该key。一般情况下不要修改。

 

LinkedHashMap实现类

HashSet有一个LinkedHashSet子类，HashMap也有一个LinkedHashMap子类；LinkedHashMap使用双向链表来维护key-value对的次序。
LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，因此性能略低于HashMap的性能；但是因为它以链表来维护内部顺序，所以在迭代访问Map里的全部元素时有较好的性能。迭代输出LinkedHashMap的元素时，将会按照添加key-value对的顺序输出。
本质上来讲，LinkedHashMap=散列表+循环双向链表

TreeMap

TreeMap是SortedMap接口的实现类。TreeMap 是一个有序的key-value集合，它是通过红黑树实现的，每个key-value对即作为红黑树的一个节点。

TreeMap排序方式

TreeMap有两种排序方式，和TreeSet一样。

自然排序：TreeMap的所有key必须实现Comparable接口，而且所有的key应该是同一个类的对象，否则会抛出ClassCastException异常。

定制排序：创建TreeMap时，传入一个Comparator对象，该对象负责对TreeMap中的所有key进行排序。

TreeMap中判断两个元素key、value相等的标准

类似于TreeSet中判断两个元素相等的标准，TreeMap中判断两个key相等的标准是：两个key通过compareTo()方法返回0，TreeMap即认为这两个key是相等的。

TreeMap中判断两个value相等的标准是：两个value通过equals()方法比较返回true。

注意：如果使用自定义类作为TreeMap的key，且想让TreeMap良好地工作，则重写该类的equals()方法和compareTo()方法时应保持一致的返回结果：两个key通过equals()方法比较返回true时，它们通过compareTo()方法比较应该返回0。如果两个方法的返回结果不一致，TreeMap与Map接口的规则就会冲突。

除此之外，与TreeSet类似，TreeMap根据排序特性，也添加了一部分新的方法，与TreeSet中的一致。可以参考前面的文章。

 

Map实现类的性能分析及适用场景

HashMap与Hashtable实现机制几乎一样，但是HashMap比Hashtable性能更好些。
LinkedHashMap比HashMap慢一点，因为它需要维护一个双向链表。
TreeMap比HashMap与Hashtable慢（尤其在插入、删除key-value时更慢），因为TreeMap底层采用红黑树来管理键值对。
 

适用场景：
一般的应用场景，尽可能多考虑使用HashMap，因为其为快速查询设计的。
如果需要特定的排序时，考虑使用TreeMap。
如果仅仅需要插入的顺序时，考虑使用LinkedHashMap。