java面试题: HashMap、HashSet 和 HashTable 的区别

HashMap 常用方法

HashMap 是一个基于哈希表的 Map 接口的实现。它允许使用 null 值和 null 键。

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// 创建一个HashMap

HashMap<KeyType, ValueType> map = new HashMap<>();

// 添加元素

map.put(key, value);

// 获取元素

ValueType value = map.get(key);

// 删除元素

map.remove(key);

// 替换元素

map.replace(key, newValue);

// 如果指定的键尚未与值关联(或其值为null),则将其与该值关联

map.putIfAbsent(key, value);

// 判断键/值是否存在

boolean containsKey = map.containsKey(key);

boolean containsValue = map.containsValue(value);

// 获取集合

Set<KeyType> keySet = map.keySet();

Collection<ValueType> values = map.values();

Set<Map.Entry<KeyType, ValueType>> entrySet = map.entrySet();

// 遍历Map

for (Map.Entry<KeyType, ValueType> entry : map.entrySet()) {

KeyType key = entry.getKey();

ValueType value = entry.getValue();

// ...

}

// 其他常用方法

int size = map.size();

boolean isEmpty = map.isEmpty();

map.clear(); // 清空HashMap

HashSet 常用方法

HashSet 是一个不允许出现重复元素的集合。它基于 HashMap 实现,因此不包含重复元素的特性是由 HashMap 的键的唯一性保证的。

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// 创建一个HashSet

HashSet<ElementType> set = new HashSet<>();

// 添加元素

set.add(element);

// 删除元素

set.remove(element);

// 判断元素是否存在

boolean contains = set.contains(element);

// 遍历HashSet

for (ElementType element : set) {

// ...

}

// 其他常用方法

int size = set.size();

boolean isEmpty = set.isEmpty();

set.clear(); // 清空HashSet

Hashtable 常用方法(不推荐使用)

Hashtable 是一个同步的 Map 接口的实现,因此是线程安全的。然而,由于同步的开销,它通常比 HashMap 慢。在现代Java开发中,Hashtable 很少被使用,因为它已经被 ConcurrentHashMap 所取代,后者提供了更好的并发性能。

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// 创建一个Hashtable

Hashtable<KeyType, ValueType> table = new Hashtable<>();

// 大部分方法与HashMap相同,但由于Hashtable是同步的,

// 所以其方法调用可能会有额外的性能开销。

// 示例:添加元素

table.put(key, value);

// 示例:获取元素

ValueType value = table.get(key);

// ... 其余方法与HashMap类似

注意:

由于 Hashtable 是同步的,因此在多线程环境下,如果你不需要同步,使用 HashMap 会更加高效。如果你需要并发安全的 Map,建议使用 ConcurrentHashMap。

HashMap 和 HashSet 的迭代顺序并不是基于插入顺序的,而是基于哈希码的。如果需要有序的集合,请考虑使用 LinkedHashMap 或 LinkedHashSet。

在使用集合时,要注意 null 值的处理。HashMap 允许使用 null 键和 null 值,但 HashSet 不允许 null 元素(因为 null 键在 HashMap 中是允许的,但 HashSet 是基于 HashMap 的键集合实现的)。而 Hashtable 也不允许使用 null 键或 null 值。

  1. 同步性(Synchronization):

• HashMap: 不是同步的,不保证线程安全。多个线程同时访问和修改 HashMap 可能导致不确定的行为。典型情景: 实现一个缓存机制,需要高效地存储键值对。

• HashSet: 与 HashMap 一样,也不是同步的。 典型情景: 需要存储一组唯一的元素。HashSet 确保元素的唯一性,并且对于基本操作(如添加、删除和包含)具有常数时间性能。

• HashTable: 是同步的,对其操作进行了同步处理,可以用于多线程环境。

但是现实生活中需要线程安全的情况下我们较多使用ConcurrentHashmap。

  1. Null 元素:

• HashMap: 允许一个键为 null,允许多个值为 null。

• HashSet: 允许一个元素为 null。

• HashTable: 不允许键或值为 null。

  1. 继承关系:

• HashMap: 继承自 AbstractMap 类,实现了 Map 接口。

• HashSet: 实现了 Set 接口,底层通过 HashMap 实现。

• HashTable: 继承自 Dictionary 类,实现了 Map 接口。

HashSet、LinkedHashSet 和 TreeSet 的区别:

  1. 顺序性:

• HashSet: 不保证元素的顺序,可能会发生变化。

• LinkedHashSet: 保持元素插入的顺序,迭代顺序与插入顺序一致。

• TreeSet: 保持元素的自然顺序或者通过构造函数提供的 Comparator 进行排序。

  1. 底层数据结构:

• HashSet: 基于 HashMap 实现,使用 HashMap 的键存储元素。

• LinkedHashSet: 基于 LinkedHashMap 实现,使用 LinkedHashMap 的键存储元素。

• TreeSet: 基于 TreeMap 实现,使用 TreeMap 的键存储元素

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