Java集合系列(四)：HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap的使用方法及區別
本篇博客主要講解Map接口的4個實現類HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap的使用方法以及四者之間的區別。html
注意：本文中代碼使用的JDK版本爲1.8.0_191java
值得注意的是，Map接口是獨立的接口，並無繼承Collection接口（這裏是重點，面試常問）：面試
public interface Map<K,V> {
......
}
複製代碼
1. HashMap使用
HashMap是Map接口最經常使用的實現類，存儲Key Value鍵值對，HashMap不保證元素的順序但保證Key必須惟一。安全
HashMap類的代碼聲明以下所示：bash
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable {
......
}
複製代碼
1.1 添加元素
使用HashMap添加元素有如下3個方法：微信
- put
- putIfAbsent
- putAll
首先看下put()方法的使用方法：ide
HashMap<String, String> platformMap = new HashMap<>();
// 添加元素
System.out.println(platformMap.put("cnblogs.com", "博客園"));
System.out.println(platformMap.put("juejin.im", "掘金"));
System.out.println(platformMap.put("map.weixin.qq.com", "微信公衆號"));
System.out.println(platformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客"));
// 添加劇復的Key,沒有添加成功,可是會更新Key對應的Value值
// 不過代碼不會報錯,而是返回已經存在Key對應的Value
System.out.println(platformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客"));
複製代碼
以上代碼運行的輸出結果是：ui
nullthis
nullspa
null
null
我的博客
調試代碼也會發現platformMap只有4個元素，並且元素的順序和添加的順序不一樣：
值得注意的是最後一行代碼platformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客")的返回值是「我的博客」，即以前已存在的Key：zwwhnly.com，對應的Value值。
簡單修改下這句代碼爲：
System.out.println(platformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客2"));
複製代碼
再次運行代碼，發現輸出結果沒變，platformMap也仍是4個元素，可是platformMap元素的內容變了：
若是Key存在時，不但願Value值被覆蓋，能夠將代碼修改成：
System.out.println(platformMap.putIfAbsent("zwwhnly.com", "我的博客2"));
複製代碼
另外，HashMap還提供了一個putAll()方法來批量添加元素，使用方法以下所示：
HashMap<String, String> platformMap = new HashMap<>();
HashMap<String, String> majorPlatfromMap = new HashMap<>();
// 添加元素
majorPlatfromMap.put("cnblogs.com", "博客園");
majorPlatfromMap.put("juejin.im", "掘金");
HashMap<String, String> otherPlatformMap = new HashMap<>();
otherPlatformMap.put("map.weixin.qq.com", "微信公衆號");
otherPlatformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客");
otherPlatformMap.put("cnblogs.com", "博客園2");
platformMap.putAll(majorPlatfromMap);
platformMap.putAll(otherPlatformMap);
複製代碼
值得注意的是，因爲majorPlatfromMap與otherPlatformMap存在相同的key：cnblogs.com，最終platformMap中Key爲」cnblogs.com「的Value值爲：「博客園2「，以下圖所示：
1.2 獲取元素
使用HashMap獲取元素有如下2個方法：
- get()
- getOrDefault()
首先看下get()方法的使用方法：
System.out.println(platformMap.get("cnblogs.com"));
System.out.println(platformMap.get("csdn.com"));
複製代碼
輸出結果：
博客園
null
當key不存在時，若是須要設置默認值，可使用getOrDefault()：
System.out.println(platformMap.getOrDefault("csdn.com", "CSDN"));
複製代碼
上面這句代碼的輸出結果爲：CSDN。
1.3 獲取集合元素個數
獲取HashMap元素個數的使用方法以下所示：
System.out.println("platformMap的元素個數爲：" + platformMap.size());
複製代碼
1.4 刪除元素
使用HashMap刪除元素有如下2個重載：
public V remove(Object key) {
Node<K,V> e;
return (e = removeNode(hash(key), key, null, false, true)) == null ?
null : e.value;
}
@Override
public boolean remove(Object key, Object value) {
return removeNode(hash(key), key, value, true, true) != null;
}
複製代碼
使用方法以下所示：
System.out.println(platformMap.remove("zwwhnly.com"));
System.out.println(platformMap.remove("zwwhnly.com"));
System.out.println(platformMap.remove("map.weixin.qq.com", "微信公衆號"));
System.out.println(platformMap.remove("juejin.im", "博客園"));
複製代碼
上面代碼的輸出結果爲：
我的博客
null
true
false
1.5 修改元素
使用HashMap修改元素有如下2個重載：
@Override
public boolean replace(K key, V oldValue, V newValue) {
Node<K,V> e; V v;
if ((e = getNode(hash(key), key)) != null &&
((v = e.value) == oldValue || (v != null && v.equals(oldValue)))) {
e.value = newValue;
afterNodeAccess(e);
return true;
}
return false;
}
@Override
public V replace(K key, V value) {
Node<K,V> e;
if ((e = getNode(hash(key), key)) != null) {
V oldValue = e.value;
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
return null;
}
複製代碼
使用方法以下所示：
System.out.println(platformMap.replace("cnblogs.com", "博客園：https://www.cnblogs.com/zwwhnly/"));
System.out.println(platformMap.replace("juejin.im", "掘金", "掘金：https://juejin.im/user/5c7ce730f265da2dca388167"));
複製代碼
上面代碼的輸出結果爲：
博客園
true
1.6 判斷集合是否爲空
判斷HashMap是否爲空的使用方法以下所示：
System.out.println("isEmpty:" + platformMap.isEmpty());
複製代碼
1.7 遍歷元素(面試常問)
遍歷HashMap的元素主要有如下4種方式：
- 使用keySet獲取全部的Key，而後遍歷
- 使用Map.entrySet獲取全部的元素，而後使用iterator遍歷
- 使用Map.entrySet獲取全部的元素，而後使用foreach循環遍歷
- 直接使用values獲取到全部的值，該種方式沒法遍歷Key
其中2和3的方式，使用的是Set集合的2種遍歷方式，由於platformMap.entrySet()返回的類型是一個Set集合，裏面的元素類型是Map.Entry<K,V>：
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
Set<Map.Entry<K,V>> es;
return (es = entrySet) == null ? (entrySet = new EntrySet()) : es;
}
複製代碼
使用方法以下所示：
System.out.println("方式1：使用keySet遍歷");
for (String key : platformMap.keySet()) {
System.out.println("Key:" + key + ",Value:" + platformMap.get(key));
}
System.out.println();
System.out.println("方式2：經過Map.entrySet使用iterator遍歷");
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = platformMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
System.out.println("Key:" + entry.getKey() + ",Value:" + entry.getValue());
}
System.out.println();
System.out.println("方式3：經過Map.entrySet使用iterator遍歷");
for (Map.Entry<String, String> entry : platformMap.entrySet()) {
System.out.println("Key:" + entry.getKey() + ",Value:" + entry.getValue());
}
System.out.println();
System.out.println("方式4：使用values遍歷,使用這種方式沒法遍歷Key");
for (String value : platformMap.values()) {
System.out.println(value);
}
複製代碼
1.8 清空集合
清空HashMap中全部元素的使用方法以下所示：
platformMap.clear();
複製代碼
1.9 完整示例代碼
上面講解的幾點，完整代碼以下所示：
package collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class MapTest {
public static void main(String[] args) {
HashMap<String, String> platformMap = new HashMap<>();
HashMap<String, String> majorPlatfromMap = new HashMap<>();
// 添加元素
majorPlatfromMap.put("cnblogs.com", "博客園");
majorPlatfromMap.put("juejin.im", "掘金");
HashMap<String, String> otherPlatformMap = new HashMap<>();
otherPlatformMap.put("map.weixin.qq.com", "微信公衆號");
otherPlatformMap.put("zwwhnly.com", "我的博客");
platformMap.putAll(majorPlatfromMap);
platformMap.putAll(otherPlatformMap);
System.out.println(platformMap.get("cnblogs.com"));
System.out.println(platformMap.get("csdn.com"));
System.out.println(platformMap.getOrDefault("csdn.com", "CSDN"));
System.out.println("platformMap的元素個數爲：" + platformMap.size());
System.out.println(platformMap.remove("zwwhnly.com"));
System.out.println(platformMap.remove("zwwhnly.com"));
System.out.println(platformMap.remove("map.weixin.qq.com", "微信公衆號"));
System.out.println(platformMap.remove("juejin.im", "博客園"));
System.out.println(platformMap.replace("cnblogs.com", "博客園：https://www.cnblogs.com/zwwhnly/"));
System.out.println(platformMap.replace("juejin.im", "掘金", "掘金：https://juejin.im/user/5c7ce730f265da2dca388167"));
System.out.println("isEmpty:" + platformMap.isEmpty());
System.out.println("方式1：使用keySet遍歷");
for (String key : platformMap.keySet()) {
System.out.println("Key:" + key + ",Value:" + platformMap.get(key));
}
System.out.println();
System.out.println("方式2：經過Map.entrySet使用iterator遍歷");
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = platformMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();
System.out.println("Key:" + entry.getKey() + ",Value:" + entry.getValue());
}
System.out.println();
System.out.println("方式3：經過Map.entrySet使用iterator遍歷");
for (Map.Entry<String, String> entry : platformMap.entrySet()) {
System.out.println("Key:" + entry.getKey() + ",Value:" + entry.getValue());
}
System.out.println();
System.out.println("方式4：使用values遍歷,使用這種方式沒法遍歷Key");
for (String value : platformMap.values()) {
System.out.println(value);
}
platformMap.clear();
System.out.println("isEmpty:" + platformMap.isEmpty());
}
}
複製代碼
輸出結果爲：
博客園
null
CSDN
platformMap的元素個數爲：4
我的博客
null
true
false
博客園
true
isEmpty:false
方式1：使用keySet遍歷
Key:cnblogs.com,Value:博客園：www.cnblogs.com/zwwhnly/
Key:juejin.im,Value:掘金：juejin.im/user/5c7ce7…
方式2：經過Map.entrySet使用iterator遍歷
Key:cnblogs.com,Value:博客園：www.cnblogs.com/zwwhnly/
Key:juejin.im,Value:掘金：juejin.im/user/5c7ce7…
方式3：經過Map.entrySet使用iterator遍歷
Key:cnblogs.com,Value:博客園：www.cnblogs.com/zwwhnly/
Key:juejin.im,Value:掘金：juejin.im/user/5c7ce7…
方式4：使用values遍歷,使用這種方式沒法遍歷Key
isEmpty:true
2. Hashtable使用
Hashtable也是Map接口的實現類，值得注意的是，它的方法都是同步的，便是線程安全的。
public synchronized int size() {
return count;
}
public synchronized boolean isEmpty() {
return count == 0;
}
複製代碼
HashTable類的代碼聲明以下所示：
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
{
......
}
複製代碼
從以上代碼也能看出，Hashtable的基類是Dictionary，而HashMap的基類是AbstractMap（這裏是重點，面試常問）。
HashTable類的使用方法和HashMap基本同樣，只需修改下聲明處的代碼便可：
Hashtable<String, String> platformMap = new Hashtable<>();
Hashtable<String, String> majorPlatfromMap = new Hashtable<>();
Hashtable<String, String> otherPlatformMap = new Hashtable<>();
複製代碼
3. LinkedHashMap使用
LinkedHashMap也是Map接口的實現類，相比於HashMap，它使用到了鏈表，所以能夠保證元素的插入順序，即FIFO(First Input First Output 先進先出)。
LinkedHashMap類的代碼聲明以下所示：
public class LinkedHashMap<K,V>
extends HashMap<K,V>
implements Map<K,V>
{
......
}
複製代碼
從以上代碼也能看出，LinkedHashMap類繼承了HashMap類。
LinkedHashMap類的使用方法和HashMap基本同樣，只需修改下聲明處的代碼便可：
LinkedHashMap<String, String> platformMap = new LinkedHashMap<>();
LinkedHashMap<String, String> majorPlatfromMap = new LinkedHashMap<>();
LinkedHashMap<String, String> otherPlatformMap = new LinkedHashMap<>();
複製代碼
4. TreeMap使用
TreeMap也是Map接口的實現類，值得注意的是，TreeMap中的元素是有序的，默認的排序規則是按照key的字典順序升序排序。
TreeMap類的代碼聲明以下所示：
public class TreeMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements NavigableMap<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
......
}
複製代碼
TreeMap類的使用方法和HashMap基本同樣，只需修改下聲明處的代碼便可：
TreeMap<String, String> platformMap = new TreeMap<>();
TreeMap<String, String> majorPlatfromMap = new TreeMap<>();
TreeMap<String, String> otherPlatformMap = new TreeMap<>();
複製代碼
5. HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap的區別(面試常問)
5.1 相同點
1)HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、TreeMap都實現了Map接口
2)四者都保證了Key的惟一性，即不容許Key重複
5.2 不一樣點
5.2.1 排序
HashMap不保證元素的順序
Hashtable不保證元素的順序
LinkHashMap保證FIFO即按插入順序排序
TreeMap保證元素的順序，支持自定義排序規則
空口無憑，上代碼看效果：
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
LinkedHashMap<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<>();
String[] letterArray = new String[]{"B", "A", "D", "C", "E"};
for (String letter : letterArray) {
hashMap.put(letter, letter);
hashtable.put(letter, letter);
linkedHashMap.put(letter, letter);
treeMap.put(letter, letter);
}
System.out.println("HashMap(我不保證順序):" + hashMap);
System.out.println("Hashtable(我不保證順序):" + hashtable);
System.out.println("LinkedHashMap(我保證元素插入時的順序):" + linkedHashMap);
System.out.println("TreeMap(我按排序規則保證元素的順序):" + treeMap);
複製代碼
上面代碼的輸出結果爲：
HashMap(我不保證順序):{A=A, B=B, C=C, D=D, E=E}
Hashtable(我不保證順序):{A=A, E=E, D=D, C=C, B=B}
LinkedHashMap(我保證元素插入時的順序):{B=B, A=A, D=D, C=C, E=E}
TreeMap(我按排序規則保證元素的順序):{A=A, B=B, C=C, D=D, E=E}
5.2.2 null值
HashMap，LinkedHashMap容許添加null值(Key和Value都容許)，因此如下代碼是合法的：
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
LinkedHashMap<String, String> linkedHashMap = new LinkedHashMap<>();
hashMap.put(null, null);
linkedHashMap.put(null, null);
複製代碼
TreeMap不容許Key有null值，但容許Value有null值，因此如下代碼是合法的：
TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<>();
treeMap.put("cnblogs.com", null);
複製代碼
可是treeMap.put(null, null);會引起java.lang.NullPointerException異常：
Hashtable不容許添加null值(Key和Value都不容許)，添加null值時會拋出java.lang.NullPointerException異常。
Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
hashtable.put("cnblogs.com", null);
hashtable.put(null, null);
複製代碼
運行上面的代碼，報錯信息以下所示：
5.2.3 線程安全
HashMap、LinkedHashMap、TreeMap不是線程安全的。
Hashtable是線程安全的，這是它的優勢，同時也致使在理論狀況下，Hashtable的效率沒有HashMap高。
因此若是對線程安全沒有要求，建議使用HashMap。
5.2.4 繼承
Hashtable的父類是Dictionary。
HashMap的父類是AbstractMap。
LinkedHashMap的父類是HashMap，HashMap的父類是AbstractMap，因此LinkedHashMap也繼承了AbstractMap。
TreeMap的父類是AbstractMap。
6. TreeMap的兩種排序方式(面試常問)
TreeMap默認的排序規則是按照key的字典順序升序排序。
先來看下TreeMap存儲String類型的例子：
TreeMap<String, String> treeMap = new TreeMap<>();
String[] letterArray = new String[]{"B", "A", "D", "C", "E"};
for (String letter : letterArray) {
treeMap.put(letter, letter);
}
for (String key : treeMap.keySet()) {
System.out.println("key:" + key + ",Value:" + treeMap.get(key));
}
複製代碼
輸出結果：
key:A,Value:A
key:B,Value:B
key:C,Value:C
key:D,Value:D
key:E,Value:E
那若是TreeMap中放入的元素類型是咱們自定義的引用類型，它的排序規則是什麼樣的呢？
帶着這個疑問，咱們新建個Student類以下：
package collection;
public class Student {
private String name;
private int age;
public Student(String name, int age) {
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
}
複製代碼
而後添加以下驗證代碼：
TreeMap<Student, Student> studentTreeMap = new TreeMap<>();
Student student1 = new Student("zhangsan", 20);
Student student2 = new Student("lisi", 22);
Student student3 = new Student("wangwu", 24);
Student student4 = new Student("zhaoliu", 26);
Student student5 = new Student("zhangsan", 22);
studentTreeMap.put(student1, student1);
studentTreeMap.put(student2, student2);
studentTreeMap.put(student3, student3);
studentTreeMap.put(student4, student4);
studentTreeMap.put(student5, student5);
for (Student student : studentTreeMap.keySet()) {
System.out.println("name:" + student.getName() + ",age:" + student.getAge());
}
複製代碼
滿心歡喜的運行代碼想看下效果，結果卻發現報以下錯誤：
爲何會這樣呢？
這是由於咱們並無給Student類定義任何排序規則，TreeMap說我也不知道咋排序，仍是甩鍋拋出異常吧，哈哈。
怎麼解決呢？有如下兩種方式：
- 天然排序
- 比較器排序
6.1 天然排序
天然排序的實現方式是讓Student類實現接口Comparable，並重寫該接口的方法compareTo，該方法會定義排序規則。
package collection;
public class Student implements Comparable<Student> {
// 省略其它代碼
@Override
public int compareTo(Student o) {
return 0;
}
}
複製代碼
使用IDEA默認生成的compareTo()方法如上所示。
這個方法會在執行add()方法添加元素時執行，以便肯定元素的位置。
若是返回0，表明兩個元素相同，只會保留第一個元素
若是返回值大於0，表明這個元素要排在參數中指定元素o的後面
若是返回值小於0，表明這個元素要排在參數中指定元素o的前面
所以若是對compareTo()方法不作任何修改，直接運行以前的驗證代碼，會發現集合中只有1個元素：
name:zhangsan,age:20
而後修改下compareTo()方法的邏輯爲：
@Override
public int compareTo(Student o) {
// 排序規則描述以下
// 按照姓名的長度排序,長度短的排在前面,長度長的排在後面
// 若是姓名的長度相同，按字典順序比較String
// 若是姓名徹底相同,按年齡排序,年齡小的排在前面,年齡大的排在後面
int orderByNameLength = this.name.length() - o.name.length();
int orderByName = orderByNameLength == 0 ? this.name.compareTo(o.name) : orderByNameLength;
int orderByAge = orderByName == 0 ? this.age - o.age : orderByName;
return orderByAge;
}
複製代碼
再次運行以前的驗證代碼，輸出結果以下所示：
name:lisi,age:22
name:wangwu,age:24
name:zhaoliu,age:26
name:zhangsan,age:20
name:zhangsan,age:22
6.2 比較器排序
比較器排序的實現方式是新建一個比較器類，繼承接口Comparator，重寫接口中的Compare()方法。
注意：使用此種方式Student類不須要實現接口Comparable，更不須要重寫該接口的方法compareTo。
package collection;
import java.util.Comparator;
public class StudentComparator implements Comparator<Student> {
@Override
public int compare(Student o1, Student o2) {
// 排序規則描述以下
// 按照姓名的長度排序,長度短的排在前面,長度長的排在後面
// 若是姓名的長度相同，按字典順序比較String
// 若是姓名徹底相同,按年齡排序,年齡小的排在前面,年齡大的排在後面
int orderByNameLength = o1.getName().length() - o2.getName().length();
int orderByName = orderByNameLength == 0 ? o1.getName().compareTo(o2.getName()) : orderByNameLength;
int orderByAge = orderByName == 0 ? o1.getAge() - o2.getAge() : orderByName;
return orderByAge;
}
}
複製代碼
而後修改下驗證代碼中聲明studentTreeSet的代碼便可：
TreeMap<Student, Student> studentTreeMap = new TreeMap<>(new StudentComparator());
複製代碼
輸出結果和使用天然排序的輸出結果徹底同樣。
7. 源碼及參考
Java集合中List,Set以及Map等集合體系詳解(史上最全)
8. 最後
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