Java8源码-Map总结

前段时间已经学习了HashMap、Hashtable、LinkedHashMap、WeakHashMap、TreeMap的数据结构、实现原理、源码等等。下面LZ就Map的这几个实现类做一个简单的总结。

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Map的整体结构

先来回顾下Map的整体结构。

层次结构图

Map是一种把键对象和值对象映射的集合，它的每一个元素都包含一对键对象和值对象。 Map没有继承Collection接口。

• AbstractMap：实现了Map接口的抽象类。Map的基本实现，其他Map的实现类可以通过继承AbstractMap来减少编码量。
• SortedMap：继承Map。保证按照键的升序排列的映射，对entrySet、keySet和values方法返回的结果进行迭代时，顺序就会反映出来。
• NavigableMap：继承SortedMap，含有返回特定条件最近匹配的导航方法。
• HashMap：Map接口基于哈希表的实现，是使用频率最高的用于键值对处理的数据类型。它根据键的hashCode值存储数据，大多数情况下可以直接定位到它的值，特点是访问速度快，遍历顺序不确定，线程不安全，最多允许一个key为null，允许多个value为null。可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap类。
• HashTable：Hashtable和HashMap从存储结构和实现来讲有很多相似之处，不同的是它承自Dictionary类，而且是线程安全的，另外Hashtable不允许key和value为null。并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以使用HashMap，需要线程安全的场合可以使用ConcurrentHashMap。
• LinkedHashMap： LinkedHashMap继承了HashMap，是Map接口的哈希表和链接列表实现。它维护着一个双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。
• WeakedHashMap： 以弱键实现的基于哈希表的Map。在WeakHashMap中，当某个键不再正常使用时，将自动移除其条目。
• TreeMap ： Map接口基于红黑树的实现。

实现类比较

实现类 数据结构 是否线程安全 key是否可为null 是否有序 HashMap 数组+链表+红黑树（since JDK1.8） 否 是 否 Hashtable 数组+链表 是 否 否 LinkedHashMap 数组+链表+红黑树（since JDK1.8）+ 双重链接列表 否 是 是 WeakedHashMap 数组+链表+队列 否 是 否 TreeMap 红黑树 否 否 是

HashMap与Hashtable

不同点

不同点 HashMap Hashtable 数据结构 数组+链表+红黑树 数组+链表 继承的类不同 继承AbstractMap 继承Dictionary 是否线程安全 否 是 性能高低 高 低 默认初始化容量 16 11 扩容方式不同 原始容量x2 原始容量x2 + 1 底层数组的容量为2的整数次幂 要求一定为2的整数次幂 不要求 确认key在数组中的索引的方法不同 i = (n - 1) & hash; index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; 遍历方式 Iterator(迭代器) Iterator(迭代器)和Enumeration(枚举器) Iterator遍历数组顺序 索引从小到大 索引从大到小

Hashtable不建议在新代码中使用，不需要线程安全的场合可以用HashMap替换，需要线程安全的场合可以用ConcurrentHashMap替换。

相同点

• 都实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
• 数据结构中都存在数组+链表。

HashMap与LinkedHashMap

不同点

不同点 HashMap LinkedHashMap 数据结构 数组+链表+红黑树 数组+链表+红黑树+双向循环链表 是否有序 无序 有序 性能高低 高 低 随机访问速度 快 慢 插入速度 慢 快

相同点

• 都是基于哈希表的实现。
• 存储的是键值对映射。
• 都继承了AbstractMap，实现了Map、Cloneable、Serializable。
• 它们的构造函数都一样。
• 默认的容量大小是16，默认的加载因子是0.75。
• 都允许key和value为null。
• 都是线程不安全的。

HashMap与WeakHashMap

不同点

不同点 HashMap WeakHashMap 数据结构 数组+链表+红黑树 数组+链表+队列 键 强引用 弱引用 是否实现Cloneable和Serializable 是 否

相同点

• 都是基于哈希表的实现。
• 都以键值对的形式存储数据。
• 都继承了AbstractMap，实现了Map接口。
• 都支持key和value为null。
• 都是非同步的。
• 都是无序的。

HashMap与TreeMap

不同点

不同点 HashMap TreeMap 数据结构 数组+链表+红黑树 红黑树 是否有序 否 是 是否实现NavigableMap 否 是 是否允许key为null 是 否 增删改查操作的时间复杂度 O(1) log(n)

相同点

• 都以键值对的形式存储数据。
• 都继承了AbstractMap，实现了Map、Cloneable、Serializable。
• 都是非同步的。