HashMap、HashTable、LinkedHashMap、TreeMap、ConcurrentHashMap、SparseArray、ArrayMap

面试官:请说一下HashMap和HashTable的区别?
我:额...我只用过HashMap。
面试官:好,回去等消息。
我:哦。
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三年后

前言

Hashmap在我们代码中还是经常用到的,它用于存放一些键值对,比如我有一次在做广告需求的时候,要做缓存,而每个城市的广告图还不同,当时就是使用的hashmap存放的城市号码和对应图片的url地址。
而HashTable这个东西在多线程中还是需要使用到的因为他是线程安全的,而我们知道线程安全必然他的效率就会低了些,而HashMap还支持key、value为null,所以面试官在问你的时候(当然现在不会问了),首先来一个素质三连:

HashMap、HashTable.png

HashMap

首先我们要了解的是HashMap的结构就是一个链表数组,也就是装链表单位的数组,为什么要这么做,我们知道,链表(空间不连续,寻址困难,增删元素只需修改指针,所以查询慢、增删快)的删减效率高,但是查询效率低,数组(连续空间,寻址迅速,但是在删除或者添加元素的时候需要有较大幅度的移动)的删减效率低,但查询效率高,我的工资低但是加班多,额,综合了俩种数据结构的优点,开发人员总结了使用的方式,开发了哈希表,就是我们的链表数组,额这下工资高加班也多(雾)咯。

复习:ArrayList和Vector都是使用数组方式存储数据,所以是有序的,此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素,它们都允许直接按序号索引元素,但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作,所以索引数据快而插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全),通常性能上较ArrayList差,Vector每次增加要讲容量翻倍,java2.1后出现ArrayList代替Vector以增强效率。而LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行前向或后向遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入速度较快。

下面介绍HashMap的俩个方法:

  • keyset
    ketset是键的集合。是纵向的。因为set具备迭代器,可以迭代方式取出所有的键,再根据get方法。获取每一个键对应的值。
Map map = new HashMap(); 
Set  keySet= map.keySet();
Iterator iterator = keySet.iterator();
while(iterator.hasNext()) {
        Object key = iterator.next();
        Object value = map.get(key);
         //
}
  • entryset
    entryset是映射关系的集合,是横向的。
Map map = new HashMap();
Iterator iterator = map.entrySet().iterator();
while(iterator.hasNext()) {
      Map.Entry entry = iterator.next();
      Object key = entry.getKey();
                   //
}
  • 其他
    Set()的速度比entrySet()慢了很多。
    使用entrySet则必须将map对象转换为Map.Entry,keySet则不需要。
    另一种遍历:
Map map = new HashMap();
      Collection c = map.values();
      Iterator iterator = c.iterator();
      while(iterator.hasNext()) {
             Object value = iterator.next(); 
     }

  • hashmap的使用原理

当系统开始初始化 HashMap 时,系统会创建一个长度为 capacity 的 Entry 数组,这个数组里可以存储元素的位置被称为“桶(bucket)”,每个 bucket 都有其指定索引,系统可以根据其索引快速访问该 bucket 里存储的元素。

无论何时,HashMap 的每个“桶”只存储一个元素(也就是一个 Entry),由于 Entry 对象可以包含一个引用变量(就是 Entry 构造器的的最后一个参数)用于指向下一个 Entry,因此可能出现的情况是:HashMap 的 bucket 中只有一个 Entry,但这个 Entry 指向另一个 Entry ——这就形成了一个 Entry 链。

当链的数量为8个的时候,会变成平行树的结构。

如果 HashMap 的每个 bucket 里只有一个 Entry 时,HashMap 可以根据索引、快速地取出该 bucket 里的 Entry;在发生“Hash 冲突”的情况下,单个 bucket 里存储的不是一个 Entry,而是一个 Entry 链,系统只能必须按顺序遍历每个 Entry,直到找到想搜索的 Entry 为止——如果恰好要搜索的 Entry 位于该 Entry 链的最末端(该 Entry 是最早放入该 bucket 中),那系统必须循环到最后才能找到该元素。

归纳起来简单地说,HashMap 在底层将 key-value 当成一个整体进行处理,这个整体就是一个 Entry 对象。HashMap 底层采用一个 Entry[] 数组来保存所有的 key-value 对,当需要存储一个 Entry 对象时,会根据 Hash 算法来决定其存储位置;当需要取出一个 Entry 时,也会根据 Hash 算法找到其存储位置,直接取出该 Entry。由此可见:HashMap 之所以能快速存、取它所包含的 Entry,完全类似于现实生活中母亲从小教我们的:不同的东西要放在不同的位置,需要时才能快速找到它。

当创建 HashMap 时,有一个默认的负载因子(load factor),其默认值为 0.75,这是时间和空间成本上一种折衷:增大负载因子可以减少 Hash 表(就是那个 Entry 数组)所占用的内存空间,但会增加查询数据的时间开销,而查询是最频繁的的操作(HashMap 的 get() 与 put() 方法都要用到查询);减小负载因子会提高数据查询的性能,但会增加 Hash 表所占用的内存空间。
参考:http://alex09.iteye.com/blog/539545

  • 当两个对象的hashcode相同会发生什么

因为hashcode相同,所以它们的bucket位置相同,‘碰撞’会发生。因为HashMap使用链表存储对象,这个Entry(包含有键值对的Map.Entry对象)会存储在链表中

  • 如果两个键的hashcode相同,你如何获取值对象?

当我们调用get()方法,HashMap会使用键对象的hashcode找到bucket位置,然后获取值对象。找到bucket位置之后,会调用keys.equals()方法去找到链表中正确的节点,最终找到要找的值对象

  • 如果HashMap的大小超过了负载因子(load factor)定义的容量,怎么办?

除非你真正知道HashMap的工作原理,否则你将回答不出这道题。默认的负载因子大小为0.75,也就是说,当一个map填满了75%的bucket时候,和其它集合类(如ArrayList等)一样,将会创建原来HashMap大小的两倍的bucket数组,来重新调整map的大小,并将原来的对象放入新的bucket数组中。这个过程叫作rehashing,因为它调用hash方法找到新的bucket位置。

  • 为什么String, Interger这样的wrapper类适合作为键?

String, Interger这样的wrapper类作为HashMap的键是再适合不过了,而且String最为常用。因为String是不可变的,也是final的,而且已经重写了equals()和hashCode()方法了。其他的wrapper类也有这个特点。不可变性是必要的,因为为了要计算hashCode(),就要防止键值改变,如果键值在放入时和获取时返回不同的hashcode的话,那么就不能从HashMap中找到你想要的对象。不可变性还有其他的优点如线程安全。如果你可以仅仅通过将某个field声明成final就能保证hashCode是不变的,那么请这么做吧。因为获取对象的时候要用到equals()和hashCode()方法,那么键对象正确的重写这两个方法是非常重要的。如果两个不相等的对象返回不同的hashcode的话,那么碰撞的几率就会小些,这样就能提高HashMap的性能。
参考某博客已找不到。

ConcurrentHashMap和Hashtable

ConcurrentHashMap和Hashtable都是线程安全的,HashTable是锁住整个hash表,而concurrentHashMap引入了分割,只锁当前需要用到的桶,不论它变得多么大,仅仅需要锁定map的某个部分,而其它的线程不需要等到迭代完成才能访问map,ConcurrentHashMap同步性能更好。当Hashtable的大小增加到一定的时候,性能会急剧下降,因为迭代时需要被锁定很长的时间,但是HashTable提供更强的线程安全性。

LinkedHashMap和TreeMap

LinkedHashMap保存了记录的插入顺序,在用Iterator遍历LinkedHashMap时,先得到的记录肯定是先插入的.也可以在构造时用带参数,按照应用次数排序。在遍历的时候会比HashMap慢,不过有种情况例外,当HashMap容量很大,实际数据较少时,遍历起来可能会比LinkedHashMap慢,因为LinkedHashMap的遍历速度只和实际数据有关,和容量无关,而HashMap的遍历速度和他的容量有关。
TreeMap实现SortMap接口,能够把它保存的记录根据键排序,默认是按键值的升序排序,也可以指定排序的比较器,当用Iterator 遍历TreeMap时,得到的记录是排过序的。
TreeMap取出来的是排序后的键值对。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键,那么TreeMap会更好。
LinkedHashMap 是HashMap的一个子类,如果需要输出的顺序和输入的相同,那么用LinkedHashMap可以实现,它还可以按读取顺序来排列,像连接池中可以应用。
参考:http://seaizon.iteye.com/blog/571101

SparseArra和ArrayMap

这个是android提供的api,为了是更好的节约内存。

  • SpareseArray

SparseArray比HashMap更省内存,在某些条件下性能更好,主要是因为它避免了对key的自动装箱(int转为Integer类型),它内部则是通过两个数组来进行数据存储的,一个存储key,另外一个存储value,为了优化性能,它内部对数据还采取了压缩的方式来表示稀疏数组的数据,从而节约内存空间,SparseArray在存储和读取数据时候,使用的是二分查找法。虽说SparseArray性能比较好,但是由于其添加、查找、删除数据都需要先进行一次二分查找,所以在数据量大的情况下性能并不明显。

  • ArrayMap

ArrayMap是一个<key,value>映射的数据结构,它设计上更多的是考虑内存的优化,内部是使用两个数组进行数据存储,一个数组记录key的hash值,另外一个数组记录Value值,它和SparseArray一样,也会对key使用二分法进行从小到大排序。

  • 区别

1、如果key的类型已经确定为int类型,那么使用SparseArray,因为它避免了自动装箱的过程,如果key为long类型,它还提供了一个LongSparseArray来确保key为long类型时的使用。

2、如果key类型为其它的类型,则使用ArrayMap。
参考:http://blog.csdn.net/u010687392/article/details/47809295
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面试官:你有使用过地图嘛?
我:哦map哈,hashmap,arraymap.....balabala
面试官:我说的是地图!
我:额地图,用过..
面试官:回去等消息。
我:哦。

文章借用了大量博客
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