HashMap vs. TreeMap vs. Hashtable vs. LinkedHashMap

ap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。

classDog {
    String color;
 
    Dog(String c) {
        color = c;
    }
    publicString toString(){   
        returncolor + " dog";
    }
}
 
publicclass TestHashMap {
    publicstatic void main(String[] args) {
        HashMap hashMap = newHashMap();
        Dog d1 = newDog("red");
        Dog d2 = newDog("black");
        Dog d3 = newDog("white");
        Dog d4 = newDog("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());
        }
    }
}

输出结果：
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