翻译人员: 铁锚
翻译时间: 2013年12月12日
原文链接: HashMap
vs. TreeMap vs. Hashtable vs. LinkedHashMap
Map 是最常用的数据结构之一.
Map 的字面翻译是映射(地图就是一种映射).
本文将为你展示如何使用各种不同的map,包括 HashMap, TreeMap, HashTable 以及 LinkedHashMap.
1. Map 概述
在JavaSE中,对Map的实现主要包括: HashMap, TreeMap, HashTable 和 LinkedHashMap.
如果每个类都用一句话来描述,则表述如下:
- HashMap 使用哈希表(hash table)实现, 在 keys 和/或 values 之中,都是无序的.
- TreeMap 基于红黑树(red-black tree)数据结构实现, 按 key 排序.
- LinkedHashMap 保持者插入顺序.
- Hashtable 与HashMap实现方式一样,但Hashtable属于同步(synchronized)的.
所以如果代码是线程安全的,那么应该使用HashMap,因为Hashtable的同步是有一定量的运行代价的。而现今对于需要同步的Map，使用 ConcurrentHashMap 也比 Hashtable
有更高的效率。
2. HashMap
如果HashMap中的key使用的是自定义的类对象,那么需要遵守 equals() 与 hashCode() 规范.
class Dog {
String color;
Dog(String c) {
color = c;
}
public String toString(){
return color + " dog";
}
}
public class TestHashMap {
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());
}
}
}
输出为:
4 white dog – 5 black dog – 15 red dog – 10 white dog – 20
注意看,我们错误地添加了两次"white dogs",但是HashMap 接受了,这严格来说是没意义的,因为现在对"white dogs"的数量产生了混淆.
修正后的 Dog 类如下所示:
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";
}
}
再运行新的代码,结果如下所示:
3 red dog – 10 white dog – 20 black dog – 15
原因在于 HashMap 不运行两个相同的元素作为KEY.
如果没有重写,使用的就会是 Object 类实现的 hashCode() 和 equals() 方法
默认的 hashCode() 方法实现对每个不同的对象返回不同的整数.
默认的 equals() 方法只比较两个引用是否指向同一个实际对象.
如果你还有疑惑，请阅读: equals()与hashCode()方法协作约定
3. TreeMap
TreeMap是根据key排序的.我们先看下面的示例来加深 "按key排序" 的印象.
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<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());
}
}
}
执行后结果如下:
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)
既然 TreeMap 是按key排序的,那么key对象就必须可以和另一个对象作比较,因此必须实现 Comparable 接口。
当然，你也可以使用 String 对象作为key,因为 String 类已经实现了 Comparable 接口。
下面，我们修改 Dog 类的代码，使其实现Comparable：
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<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());
}
}
}
执行后输出的结果是:
red dog – 10 black dog – 15 white dog – 20
这就是根据key对象排序的结果,此处我们使用了 size(尺寸)来比较 dog.
如果我们把
"Dog d4 = new Dog("white", 10);"
这一行代码替换为
"Dog d4 = new Dog("white", 40);"
那么，执行后的结果为:
white dog – 20 red dog – 10 black dog – 15 white dog – 5
原因是 TreeMap 使用 compareTo() 方法来比较 key对象,不同的 size 就被认为是不同的 dog.
4. Hashtable
根据Java文档, HashMap 类基本上等同于 Hashtable, 区别仅仅在于: HashMap 不是同步的,并且运行 null 值.
5. LinkedHashMap
LinkedHashMap 是 HashMap 的子类. 所以继承了所有 HashMap 的特性,另外, 链表保持了插入的顺序.
我们复制上面的 HashMap 的示例代码,并将HashMap替换为LinkedHashMap:
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<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());
}
}
}
输出结果如下:
red dog – 10 black dog – 15 white dog – 20
区别在于 HashMap输出的结果顺序与插入顺序是无关的.
下面再次列出使用 HashMap的输出结果以供对比:
red dog – 10 white dog – 20 black dog – 15
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