Java 中的 HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap：主要区别是什么以及何时使用它们？

了解 Java 中 HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap 的细微差别

简介

As作为 Java 开发人员，了解各种数据结构之间的区别至关重要，包括三个流行的选项：HashMap、LinkedHashMap 和 TreeMap。虽然它们都实现了 Map 接口，但它们表现出影响其功能和性能的独特特征。

核心差异

• 迭代顺序： HashMap 不保证迭代顺序，LinkedHashMap 维护插入顺序，TreeMap 根据 key 进行迭代
• 复杂性： HashMap 为 get/put/remove/containsKey 操作提供 O(1) 复杂度，而 TreeMap 由于其排序性质，其运行复杂度为 O(log(n))。
• 空值/键： HashMap 和 LinkedHashMap 允许空值和键，但 TreeMap 只允许非空值。
• 快速失败行为： 由于可能存在并发修改，因此无法保证任何这些数据结构的快速失败属性。

底层实现和同步：

• HashMap 使用桶机制来存储数据，而 LinkedHashMap 使用双链桶来保留插入顺序。 TreeMap 使用红黑树实现排序存储。
• 这些数据结构本质上都不是同步的，需要显式同步以进行并发访问控制。

示例用法和输出：

提供的代码片段说明了 HashMap、LinkedHashMap 和TreeMap：

// HashMap (unsorted key order)
Map<String, String> m1 = new HashMap<>();
m1.put("map", "HashMap");
m1.put("schildt", "java2");
m1.put("mathew", "Hyden");
m1.put("schildt", "java2s");
System.out.println(m1.keySet());  // [schildt, mathew, map]
System.out.println(m1.values()); // [java2s, Hyden, HashMap]

// TreeMap (sorted key order)
SortedMap<String, String> sm = new TreeMap<>();
sm.put("map", "TreeMap");
sm.put("schildt", "java2");
sm.put("mathew", "Hyden");
sm.put("schildt", "java2s");
System.out.println(sm.keySet());  // [map, mathew, schildt]
System.out.println(sm.values()); // [TreeMap, Hyden, java2s]

// LinkedHashMap (insertion order)
LinkedHashMap<String, String> lm = new LinkedHashMap<>();
lm.put("map", "LinkedHashMap");
lm.put("schildt", "java2");
lm.put("mathew", "Hyden");
lm.put("schildt", "java2s");
System.out.println(lm.keySet());  // [map, schildt, mathew]
System.out.println(lm.values()); // [LinkedHashMap, java2, Hyden]

哈希表：一种传统的数据结构

在 Java 1.2 之前，哈希表很流行，但由于 HashMap 提供了更复杂的功能，现在已被弃用。哈希表表现出与 HashMap 类似的行为，但是：

• 是同步的，这可能会影响多线程环境中的性能。
• 实现旧版 Dictionary 接口而不是 Map。
• 访问元素时需要显式类型转换。

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