Java中HashMap和TreeMap的区别深入理解
首先介绍一下什么是Map。在数组中我们是通过数组下标来对其内容索引的，而在Map中我们通过对象来对对象进行索引，用来索引的对象叫做key，其对应的对象叫做value。这就是我们平时说的键值对。
HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找，而 TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）。
1.AbstractMap抽象类和SortedMap接口
AbstractMap抽象类：(HashMap继承AbstractMap)覆盖了equals()和hashCode()方法以确保两个相等映射返回相同的哈希码。如果两个映射大小相等、包含同样的键且每个键在这两个映射中对应的值都相同，则这两个映射相等。映射的哈希码是映射元素哈希码的总和，其中每个元素是Map.Entry接口的一个实现。因此，不论映射内部顺序如何，两个相等映射会报告相同的哈希码。
SortedMap接口：（TreeMap继承自SortedMap）它用来保持键的有序顺序。SortedMap接口为映像的视图(子集)，包括两个端点提供了访问方法。除了排序是作用于映射的键以外，处理SortedMap和处理SortedSet一样。添加到SortedMap实现类的元素必须实现Comparable接口，否则您必须给它的构造函数提供一个Comparator接口的实现。TreeMap类是它的唯一一份实现。
2.两种常规Map实现
HashMap：基于哈希表实现。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和equals()[可以重写hashCode()和equals()]，为了优化HashMap空间的使用，您可以调优初始容量和负载因子。
(1)HashMap(): 构建一个空的哈希映像
(2)HashMap(Map m): 构建一个哈希映像，并且添加映像m的所有映射
(3)HashMap(int initialCapacity): 构建一个拥有特定容量的空的哈希映像
(4)HashMap(int initialCapacity, float loadFactor): 构建一个拥有特定容量和加载因子的空的哈希映像
TreeMap：基于红黑树实现。TreeMap没有调优选项，因为该树总处于平衡状态。
(1)TreeMap():构建一个空的映像树
(2)TreeMap(Map m): 构建一个映像树，并且添加映像m中所有元素
(3)TreeMap(Comparator c): 构建一个映像树，并且使用特定的比较器对关键字进行排序
(4)TreeMap(SortedMap s): 构建一个映像树，添加映像树s中所有映射，并且使用与有序映像s相同的比较器排序
3.两种常规Map性能
HashMap：非线程安全，适用于在Map中插入、删除和定位元素。
Treemap：非线程安全，适用于按自然顺序或自定义顺序遍历键(key)。
4.总结
HashMap通常比TreeMap快一点(树和哈希表的数据结构使然)，建议多使用HashMap，在需要排序的Map时候才用TreeMap。
HashMap的实现原理--链表散列
hashmap的扩容因子是0.75 原因 参考：HashMap默认加载因子为什么选择0.75？(阿里)
1. HashMap概述
HashMap是基于哈希表的Map接口的非同步实现。此实现提供所有可选的映射操作，并允许使用null值和null键。此类不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变。
2. HashMap的数据结构
在java编程语言中，最基本的结构就是两种，一个是数组，另外一个是模拟指针（引用），所有的数据结构都可以用这两个基本结构来构造的，HashMap也不例外。HashMap实际上是一个“链表散列”的数据结构，即数组和链表的结合体。这样的结构结合了链表在增删方面的高效和数组在寻址上的优势
hashmap结构：哈希表是由数组+链表组成的，数组的默认长度为16 ，注意 hashtable的数组的默认长度是11（可以自动变长。在构造HashMap的时候也可以指定一个长度），数组里每个元素存储的是一个链表的头结点。而组成链表的结点其实就是hashmap内部定义的一个类：Entity。Entity包含三个元素：key，value和指向下一个Entity的next
到了jdk1.8，当同一个hash值的节点数不小于8时，不再采用单链表形式存储，而是采用红黑树，如下图所示。
jdk1.8 hashmap结构图
说明：上图很形象的展示了HashMap的数据结构（数组+链表+红黑树），桶中的结构可能是链表，也可能是红黑树，红黑树的引入是为了提高效率。
3. HashMap的存取
这些元素是按照什么样的规则存储到数组中呢。一般情况是通过hash(key)%（len-1）获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。比如上述哈希表中，12%16=12,28%16=12,108%16=12,140%16=12。所以12、28、108以及140都存储在数组下标为12的位置。
HashMap的存储--put：
int hash = key.hashCode(); // 这个hashCode方法这里不详述,只要理解每个key的hash是一个固定的int值 int index = hash %（ Entry[].length-1）; table[index] = value;//假定存储链表头结点的数组名为table
用table[index]表示通过hash值计算出来的、元素需要存储在数组中的位置。先判断该位置上有没有存有Entity,没有的话就创建一个Entity<k,v>对象，在该位置上插入，插入结束；如果有的话，通过链表的遍历方式去逐个遍历，通过equals方法将key和已有的key进行比较，看看有没有已经存在的key，有的话用新的value替换老的value；如果没有，则在table[index]插入该Entity，把原来在table[index]位置上的Entity赋值给新的 Entity的next，也即，新的Entity插入（put）的位置永远是在链表的最前面（百度面试），这样插入结束。
打个比方， 第一个键值对A进来，通过计算其key的hash得到的index=0，记做:table[0] = A。一会后又进来一个键值对B，通过计算其index也等于0，现在怎么办？HashMap会这样做:B.next = A,table[0] = B,如果又进来C,index也等于0,那么C.next = B,table[0] = C；这样我们发现index=0的地方其实存取了A,B,C三个键值对,他们通过next这个属性链接在一起。
注：null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。
扩展：
按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同。
如果两个不同对象的hashcode相同，就称为冲突。冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。覆盖了equals方法之后一定要覆盖hashCode方法，原因很简单，比如，String a = new String(“abc”);String b = new String(“abc”);如果不覆盖hashCode的话，那么a和b的hashCode就会不同，把这两个类当做key存到HashMap中的话就 会出现问题，就会和key的唯一性相矛盾。
HashMap的读取--get:
先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表
public V get(Object key) {
if (key == null)
return getForNullKey();
int hash = hash(key.hashCode());
//先定位到数组元素，再遍历该元素处的链表
for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
e != null;
e = e.next) {
Object k;
if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
return e.value;//显然，在寻找目标元素的时候，除了对比通过key计算出来的hash值，还会用双等或equals方法对key本身来进行比较，两者都为true时才会返回这个元素
}
return null;
}
遍历规则：如下：
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
public class abc_test {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
Map<String,String> map=new HashMap<String,String>();
map.put("1", "value1");
map.put("2", "value2");
map.put("3", "value3");
map.put("4", "value4");
//第一种：普通使用，二次取值
System.out.println("\n通过Map.keySet遍历key和value：");
for(String key:map.keySet())
{
System.out.println("Key: "+key+" Value: "+map.get(key));
}
//第二种：推荐，尤其是容量大时
System.out.println("\n通过Map.entrySet遍历key和value");
for(Map.Entry<String, String> entry: map.entrySet())
{
System.out.println("Key: "+ entry.getKey()+ " Value: "+entry.getValue());
}
//第三种
System.out.println("\n通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key");
for(String v:map.values())
{
System.out.println("The value is "+v);
}
//第四种
System.out.println("\n通过Iterator 遍历Map.entrySet的key和value: ");
Iterator map1it=map.entrySet().iterator();
while(map1it.hasNext())
{
Map.Entry<String, String> entry=(Entry<String, String>) map1it.next();
System.out.println("Key: "+entry.getKey()+" Value: "+entry.getValue());
}
//第五种
System.out.println("\n通过iterator 遍历Map.keySet的key和value: ");
Iterator keyIter=map.keySet().iterator();
while(keyIter.hasNext())
{
String key=(String)keyIter.next();
System.out.println("Key: "+key+" Value: "+map.get(key));
}
}
}
结果为：
通过Map.keySet遍历key和value： Key: 1 Value: value1 Key: 2 Value: value2 Key: 3 Value: value3 Key: 4 Value: value4 通过Map.entrySet遍历key和value Key: 1 Value: value1 Key: 2 Value: value2 Key: 3 Value: value3 Key: 4 Value: value4 通过Map.values()遍历所有的value，但不能遍历key The value is value1 The value is value2 The value is value3 The value is value4 通过Iterator 遍历Map.entrySet的key和value: Key: 1 Value: value1 Key: 2 Value: value2 Key: 3 Value: value3 Key: 4 Value: value4 通过iterator 遍历Map.keySet的key和value: Key: 1 Value: value1 Key: 2 Value: value2 Key: 3 Value: value3 Key: 4 Value: value4
浙公网安备 33010602011771号