HashMap vs TreeMap vs Hashtable vs LinkedHashMap

Map是一个重要的数据结构，本篇文章将介绍如何使用不同的Map，如HashMap，TreeMap，HashTable和LinkedHashMap。

Map概览

Java中有四种常见的Map实现，HashMap，TreeMap，HashTable和LinkedHashMap，我们可以使用一句话来描述各个Map，如下：

• HashMap：基于散列表实现，是无序的；
• TreeMap：基于红黑树实现，按Key排序；
• LinkedHashMap：保存了插入顺序；
• Hashtable：是同步的，与HashMap类似；

HashMap

如果HashMap的Key是自己定义的对象，那么一般需要覆盖equals()和hashCode()方法，且要遵循他们之间的约定。

package simplejava;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map.Entry;

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

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

public class Q26 {

    public static void main(String[] args) {
        HashMap<Dog, Integer> hashMap = new HashMap<Dog, Integer>();
        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<Dog, Integer> entry : hashMap.entrySet()) {
        System.out.println(entry.getKey().toString() + " - " +
        entry.getValue());
        }
    }

}

结果输出：

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

注意，我们不小心添加了两个"white dogs“，但是HashMap仍然存储它。这是不合理的，现在我们困惑到底有多少条白狗存入了HashMap，5还是20呢。

其实，Dog类应该是这样定义的：

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

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

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

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

结果输出：

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

原因是因为HashMap不允许两个相同的元素存入，默认情况下，Object的hashCode()和equals()会被用于判断两个对象是否相同。默认的hashCode()方法对于不同的对象会返回不同的值，而equals()方法只有当两个引用相等，即指向同一个对象的时候才返回true。如果你不是很清楚，可以自己检验下hashCode()和equals()之间的关系。

举个例子，可以检验下HashMap中最常用的方法，如iteration,print等。

TreeMap

TreeMap是按key排序的，让我们先看下如下代码，了解其“按key排序”思想。

package simplejava;

import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

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

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

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

public class Q26 {

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

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

}

结果输出：

Exception in thread "main" java.lang.ClassCastException: simplejava.Dog cannot be cast to java.lang.Comparable
    at java.util.TreeMap.compare(TreeMap.java:1188)
    at java.util.TreeMap.put(TreeMap.java:531)
    at simplejava.Q26.main(Q26.java:34)

由于TreeSet是基于Key排序的，所以作为key的对象需要相互比较，这就是为什么key需要实现Comparable接口。举个例子，你可以使用字符串作为Key，因为String已经实现了Comparable接口。

现在，让我们改变一下Dog，让它可比较，如下：

package simplejava;

import java.util.Map.Entry;
import java.util.TreeMap;

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 Q26 {

    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<Dog, Integer> treeMap = new TreeMap<Dog, Integer>();
        treeMap.put(d1, 10);
        treeMap.put(d2, 15);
        treeMap.put(d3, 5);
        treeMap.put(d4, 20);
        for (Entry<Dog, Integer> entry : treeMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
    }

}

结果打印：

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

在这个例子中，我们是按dog的size来排序的；

如果"Dog d4 = new Dog("white", 10);"被替换成"Dog d4 = new Dog("white",40);"，结果将输出如下信息:

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

这是因为当前TreeMap使用compareTo()去比较key，不同的size意味着不同的dogs。

HashTable

参考java文档：HashMap与HashTable基本类似，除了非同步和允许null外。

LinkedHashMap

LinkedHashMap是HashMap的子类，意味着它继承了HashMap的特性，除此之外，LinkedHashMap还保存了插入顺序。

让我们使用同样的代码，然后将HashMap替换成LinkedHashMap，如下：

package simplejava;

import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.Map.Entry;

class Dog {
    String color;

    Dog(String c) {
        color = c;
    }

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

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

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

public class Q26 {

    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<Dog, Integer> linkedHashMap = new LinkedHashMap<Dog, Integer>();
        linkedHashMap.put(d1, 10);
        linkedHashMap.put(d2, 15);
        linkedHashMap.put(d3, 5);
        linkedHashMap.put(d4, 20);
        for (Entry<Dog, Integer> entry : linkedHashMap.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " - " + entry.getValue());
        }
    }

}

输出结果：

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

如果我们使用HashMap，结果如下，区别在于没有保存插入顺序：

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

更多阅读：ArrayList vs. LinkedList vs. Vector

译文链接：http://www.programcreek.com/2013/03/hashmap-vs-treemap-vs-hashtable-vs-linkedhashmap/