Java中HashMap和TreeMap的區別深刻理解

首先介紹一下什麼是Map。在數組中咱們是經過數組下標來對其內容索引的，而在Map中咱們經過對象來對對象進行索引，用來索引的對象叫作key，其對應的對象叫作value。這就是咱們平時說的鍵值對。

HashMap經過hashcode對其內容進行快速查找，而 TreeMap中全部的元素都保持着某種固定的順序，若是你須要獲得一個有序的結果你就應該使用TreeMap（HashMap中元素的排列順序是不固定的）。
HashMap 非線程安全 TreeMap 非線程安全

線程安全
在Java裏，線程安全通常體如今兩個方面：
一、多個thread對同一個java實例的訪問（read和modify）不會相互干擾，它主要體如今關鍵字synchronized。如ArrayList和Vector，HashMap和Hashtable
（後者每一個方法前都有synchronized關鍵字）。若是你在interator一個List對象時，其它線程remove一個element，問題就出現了。

二、每一個線程都有本身的字段，而不會在多個線程之間共享。它主要體如今java.lang.ThreadLocal類，而沒有Java關鍵字支持，如像static、transient那樣。
1.AbstractMap抽象類和SortedMap接口
AbstractMap抽象類：(HashMap繼承AbstractMap)覆蓋了equals()和hashCode()方法以確保兩個相等映射返回相同的哈希碼。若是兩個映射大小相等、包含一樣的鍵且每一個鍵在這兩個映射中對應的值都相同，則這兩個映射相等。映射的哈希碼是映射元素哈希碼的總和，其中每一個元素是Map.Entry接口的一個實現。所以，不論映射內部順序如何，兩個相等映射會報告相同的哈希碼。
SortedMap接口：（TreeMap繼承自SortedMap）它用來保持鍵的有序順序。SortedMap接口爲映像的視圖(子集)，包括兩個端點提供了訪問方法。除了排序是做用於映射的鍵之外，處理SortedMap和處理SortedSet同樣。添加到SortedMap實現類的元素必須實現Comparable接口，不然您必須給它的構造函數提供一個Comparator接口的實現。TreeMap類是它的惟一一份實現。

2.兩種常規Map實現
HashMap：基於哈希表實現。使用HashMap要求添加的鍵類明肯定義了hashCode()和equals()[能夠重寫hashCode()和equals()]，爲了優化HashMap空間的使用，您能夠調優初始容量和負載因子。
(1)HashMap(): 構建一個空的哈希映像
(2)HashMap(Map m): 構建一個哈希映像，而且添加映像m的全部映射
(3)HashMap(int initialCapacity): 構建一個擁有特定容量的空的哈希映像
(4)HashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 構建一個擁有特定容量和加載因子的空的哈希映像
TreeMap：基於紅黑樹實現。TreeMap沒有調優選項，由於該樹總處於平衡狀態。
(1)TreeMap():構建一個空的映像樹
(2)TreeMap(Map m): 構建一個映像樹，而且添加映像m中全部元素
(3)TreeMap(Comparator c): 構建一個映像樹，而且使用特定的比較器對關鍵字進行排序
(4)TreeMap(SortedMap s): 構建一個映像樹，添加映像樹s中全部映射，而且使用與有序映像s相同的比較器排序

3.兩種常規Map性能
HashMap：適用於在Map中插入、刪除和定位元素。
Treemap：適用於按天然順序或自定義順序遍歷鍵(key)。

4.總結
HashMap一般比TreeMap快一點(樹和哈希表的數據結構使然)，建議多使用HashMap，在須要排序的Map時候才用TreeMap。

複製代碼 代碼以下:

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;
public class HashMaps {
public static void main(String[] args) {
Map<String, String> map = new HashMap<String, String>();
map.put("a", "aaa");
map.put("b", "bbb");
map.put("c", "ccc");
map.put("d", "ddd");
Iterator<String> iterator = map.keySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object key = iterator.next();
System.out.println("map.get(key) is :" + map.get(key));
}
// 定義HashTable,用來測試
Hashtable<String, String> tab = new Hashtable<String, String>();
tab.put("a", "aaa");
tab.put("b", "bbb");
tab.put("c", "ccc");
tab.put("d", "ddd");
Iterator<String> iterator_1 = tab.keySet().iterator();
while (iterator_1.hasNext()) {
Object key = iterator_1.next();
System.out.println("tab.get(key) is :" + tab.get(key));
}
TreeMap<String, String> tmp = new TreeMap<String, String>();
tmp.put("a", "aaa");
tmp.put("b", "bbb");
tmp.put("c", "ccc");
tmp.put("d", "cdc");
Iterator<String> iterator_2 = tmp.keySet().iterator();
while (iterator_2.hasNext()) {
Object key = iterator_2.next();
System.out.println("tmp.get(key) is :" + tmp.get(key));
}
}
}

運行結果以下：
map.get(key) is :ddd
map.get(key) is :bbb
map.get(key) is :ccc
map.get(key) is :aaa
tab.get(key) is :bbb
tab.get(key) is :aaa
tab.get(key) is :ddd
tab.get(key) is :ccc
tmp.get(key) is :aaa
tmp.get(key) is :bbb
tmp.get(key) is :ccc
tmp.get(key) is :cdc
HashMap的結果是沒有排序的，而TreeMap輸出的結果是排好序的。
下面就要進入本文的主題了。先舉個例子說明一下怎樣使用HashMap:

複製代碼 代碼以下:

import java.util.*;
public class Exp1 {
public static void main(String[] args){
HashMap h1=new HashMap();
Random r1=new Random();
for (int i=0;i<1000;i++){
Integer t=new Integer(r1.nextInt(20));
if (h1.containsKey(t))
((Ctime)h1.get(t)).count++;
else
h1.put(t, new Ctime());
}
System.out.println(h1);
}
}
class Ctime{
int count=1;
public String toString(){
return Integer.toString(count);
}
}

在HashMap中經過get()來獲取value，經過put()來插入value，ContainsKey()則用來檢驗對象是否已經存在。能夠看出，和ArrayList的操做相比，HashMap除了經過key索引其內容以外，別的方面差別並不大。
前面介紹了，HashMap是基於HashCode的，在全部對象的超類Object中有一個HashCode()方法，可是它和equals方法同樣，並不能適用於全部的狀況，這樣咱們就須要重寫本身的HashCode()方法。下面就舉這樣一個例子：

複製代碼 代碼以下:

import java.util.*;
public class Exp2 {
public static void main(String[] args){
HashMap h2=new HashMap();
for (int i=0;i<10;i++)
h2.put(new Element(i), new Figureout());
System.out.println("h2:");
System.out.println("Get the result for Element:");
Element test=new Element(5);
if (h2.containsKey(test))
System.out.println((Figureout)h2.get(test));
else
System.out.println("Not found");
}
}
class Element{
int number;
public Element(int n){
number=n;
}
}
class Figureout{
Random r=new Random();
boolean possible=r.nextDouble()>0.5;
public String toString(){
if (possible)
return "OK!";
else
return "Impossible!";
}
}

在這個例子中，Element用來索引對象Figureout,也即Element爲key，Figureout爲value。在Figureout中隨機生成一個浮點數，若是它比0.5大，打印"OK!"，不然打印"Impossible!"。以後查看Element(3)對應的Figureout結果如何。

結果卻發現，不管你運行多少次，獲得的結果都是"Not found"。也就是說索引Element(3)並不在HashMap中。這怎麼可能呢？
緣由得慢慢來講：Element的HashCode方法繼承自Object，而Object中的HashCode方法返回的HashCode對應於當前的地址，也就是說對於不一樣的對象，即便它們的內容徹底相同，用HashCode（）返回的值也會不一樣。這樣實際上違背了咱們的意圖。由於咱們在使用 HashMap時，但願利用相同內容的對象索引獲得相同的目標對象，這就須要HashCode()在此時可以返回相同的值。在上面的例子中，咱們指望 new Element(i) (i=5)與 Elementtest=newElement(5)是相同的，而實際上這是兩個不一樣的對象，儘管它們的內容相同，但它們在內存中的地址不一樣。所以很天然的，上面的程序得不到咱們設想的結果。下面對Element類更改以下：

複製代碼 代碼以下:

class Element{
int number;
public Element(int n){
number=n;
}
public int hashCode(){
return number;
}
public boolean equals(Object o){
return (o instanceof Element) && (number==((Element)o).number);
}
}

在這裏Element覆蓋了Object中的hashCode()和equals()方法。覆蓋hashCode()使其以number的值做爲 hashcode返回，這樣對於相同內容的對象來講它們的hashcode也就相同了。而覆蓋equals()是爲了在HashMap判斷兩個key是否相等時使結果有意義（有關重寫equals()的內容能夠參考個人另外一篇文章《從新編寫Object類中的方法》）。修改後的程序運行結果以下： h2: Get the result for Element: Impossible! 請記住：若是你想有效的使用HashMap，你就必須重寫在其的HashCode()。 還有兩條重寫HashCode()的原則： [list=1] 沒必要對每一個不一樣的對象都產生一個惟一的hashcode，只要你的HashCode方法使get()可以獲得put()放進去的內容就能夠了。即"不爲一原則"。 生成hashcode的算法儘可能使hashcode的值分散一些，不要不少hashcode都集中在一個範圍內，這樣有利於提升HashMap的性能。即"分散原則"。至於第二條原則的具體緣由，有興趣者能夠參考Bruce Eckel的《Thinking in Java》，在那裏有對HashMap內部實現原理的介紹，這裏就不贅述了。 掌握了這兩條原則，你就可以用好HashMap編寫本身的程序了。不知道你們注意沒有，java.lang.Object中提供的三個方法：clone()，equals()和hashCode()雖然很典型，但在不少狀況下都不可以適用，它們只是簡單的由對象的地址得出結果。這就須要咱們在本身的程序中重寫它們，其實java類庫中也重寫了千千萬萬個這樣的方法。利用面向對象的多態性——覆蓋，Java的設計者很優雅的構建了Java的結構，也更加體現了Java是一門純OOP語言的特性。