Question

java中几种Map在什么情况下使用，并简单介绍原因及原理

请问—Hashtable—、Properties、—LinkedHashMa、p—IdentityHashMap、—TreeMap、—WeakHashMap、—ConcurrentHashMap、—SortedMap的区别？在什么情况下使用？还有简单介绍其原理？
这几种map的性能比较？

Answer 1

一、Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。Map接口定义了如下常用的方法：
1、void clear():删除Map中所以键值对。
2、boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定key，如果包含则返回true。
3、boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含指定value，如果包含则返回true。
4、Set entrySet():返回Map中所包含的键值对所组成的Set集合，每个集合元素都是Map.Entry对象(Entry是Map的内部类)。
5、Object get(Object key):返回指定key所对应的value，如Map中不包含key则返回null。
6、boolean isEmpty():查询Map是否为空，如果空则返回true。
7、Set keySet():返回该Map中所有key所组成的set集合。
8、Object put(Object key,Object value):添加一个键值对，如果已有一个相同的key值则新的键值对覆盖旧的键值对。
9、void putAll(Map m):将指定Map中的键值对复制到Map中。
10、Object remove(Object key):删除指定key所对应的键值对，返回可以所关联的value，如果key不存在，返回null。
11、int size():返回该Map里的键值对的个数。
12、Collection values():返回该Map里所有value组成的Collection。
Map中包含一个内部类：Entry。该类封装了一个键值对，它包含了三个方法：
1、Object getKey():返回该Entry里包含的key值。
2、Object getValeu():返回该Entry里包含的value值。
3、Object setValue(V value):设置该Entry里包含的value值，并返回新设置的value值。

二、HashMap和Hashtable实现类：
1、HashMap与HashTable的区别：
1） 同步性：Hashtable是同步的，这个类中的一些方法保证了Hashtable中的对象是线程安全的。而HashMap则是异步的，因此HashMap中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用HashMap是一个很好的选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销，从而提高效率。
2） 值：HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value，但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多只有一个key值为null，但可以有无数多个value值为null。
2、性能：HashMap的性能最好，HashTable的性能是最差（因为它是同步的）
3、注意：
1）用作key的对象必须实现hashCode和equals方法。
2）不能保证其中的键值对的顺序
3）尽量不要使用可变对象作为它们的key值。

三、LinkedHashMap：
它的父类是HashMap，使用双向链表来维护键值对的次序，迭代顺序与键值对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，so性能略低于HashMap，但在迭代访问元素时有很好的性能，因为它是以链表来维护内部顺序。

四、TreeMap:
Map接口派生了一个SortMap子接口，SortMap的实现类为TreeMap。TreeMap也是基于红黑树对所有的key进行排序，有两种排序方式：自然排序和定制排序。Treemap的key以TreeSet的形式存储，对key的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。
1、Map.Entry firstEntry():返回最小key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
2、Object firstKey():返回最小key，如果为空，则返回null。
3、Map.Entry lastEntry():返回最大key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
4、Object lastKey():返回最大key，如果为空，则返回null。
5、Map.Entry higherEntry(Object key):返回位于key后一位的键值对，如果为空，则返回null。
6、Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位于key前一位的键值对，如果为空，则返回null。
7、Object lowerKey(Object key):返回位于key前一位key值，如果为空，则返回null。
8、NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInciusive):返回该Map的子Map，其key范围从fromKey到toKey。
9、SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey );返回该Map的子Map，其key范围从fromkey（包括）到tokey（不包括）。
10、SortMap tailMap（Object fromkey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围大于fromkey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。
11、 SortMap headMap（Object tokey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围小于tokey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。

五、WeakHashMap：
WeakHashMap与HashMap的用法基本相同，区别在于：后者的key保留对象的强引用，即只要HashMap对象不被销毁，其对象所有key所引用的对象不会被垃圾回收，HashMap也不会自动删除这些key所对应的键值对对象。但WeakHashMap的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些key所引用的对象可能被回收。WeakHashMap中的每个key对象保存了实际对象的弱引用，当回收了该key所对应的实际对象后，WeakHashMap会自动删除该key所对应的键值对。

六、IdentityHashMap类：
IdentityHashMap与HashMap基本相似，只是当两个key严格相等时，即key1==key2时，它才认为两个key是相等的 。IdentityHashMap也允许使用null，但不保证键值对之间的顺序。

七、EnumMap类：
1、EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值，创建EnumMap时必须显示或隐式指定它对应的枚举类。
2、EnumMap根据key的自然顺序，即枚举值在枚举类中定义的顺序，来维护键值对的次序。
3、EnumMap不允许使用null作为key值，但value可以。

Answer 2

Map接口的常用实现类有HashMap和TreeMap，HashMap通过哈希码对其内部的映射关系进行快速查找，而TreeMap中的映射关系存在一定的顺序，如果希望在遍历集合时是有序的，则应该使用由TreeMap类实现的Map集合，否则建议使用由HashMap类实现的Map集合，因为由HashMap类实现的Map集合对于添加和删除映射关系更高效。
Map集合允许值对象为null，并且没有个数限制，所以当get()方法的返回值为null时，可能有两种情况，一种是在集合中没有该键对象，另一种是该键对象没有映射任何值对象，即值对象为null。因此，在Map集合中不应该利用get()方法来判断是否存在某个键，而应该利用containsKey()方法来判断；

LinkedHashMap：它是基于HashMap来做的，真正的存储单元还是用数组来实现的，它的每一个实体，就是LinkedHashMap.Entry的实现是用了链表形式，实体虽然是以Hash的顺序存放在Map的数组table里面，但是实体之间却用链表的形式保持了存入的先后关系；

IdentityHashMap：不是通用 Map 实现！此类实现 Map 接口时，它有意违反 Map 的常规协定，该协定在比较对象时强制使用 equals 方法。此类设计仅用于其中需要引用相等性语义的罕见情况，并且这种实现不是同步的；

WeakHashMap：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。更精确地说，对于一个给定的键，其映射的存在并不阻止垃圾回收器对该键的丢弃，这就使该键成为可终止的，被终止，然后被回收。丢弃某个键时，其条目从映射中有效地移除，因此，该类的行为与其他的 Map 实现有所不同；

ConcurrentHashMap：支持获取的完全并发和更新的所期望可调整并发的哈希表。此类遵守与 Hashtable 相同的功能规范，并且包括对应于 Hashtable 的每个方法的方法版本。不过，尽管所有操作都是线程安全的，但获取操作不 必锁定，并且不 支持以某种防止所有访问的方式锁定整个表。此类可以通过程序完全与 Hashtable 进行互操作，这取决于其线程安全，而与其同步细节无关；

SortedMap：

进一步提供关于键的总体排序 的 Map。该映射是根据其键的自然顺序进行排序的，或者根据通常在创建有序映射时提供的 Comparator 进行排序。对有序映射的 collection 视图（由 entrySet、keySet 和 values 方法返回）进行迭代时，此顺序就会反映出来。要采用此排序方式，还需要提供一些其他操作（此接口是 SortedSet 的对应映射）。

Answer 3

HashMap 散列表 插入和查询的开销是固定的； 可以通过构造方法设置容量和负载因子，调整性能默认选择
LinkedHashMap 链表
取得元素的顺序是其插入次序，或者最近最少使用次序；插入时比HashMap略慢，但迭代时更快
TreeMap 红黑树 总是保证有序； 可以通过subMap()方法返回一个子树
WeakHashMap 弱键映射，允许释放映射所指向的对象
ConcurrentHashMap 线程安全，不涉及同步加锁
IdentityHashMap 用 == 代替 equals() 进行比较； 插入操作不会随着Map尺寸变大而明显变慢

Answer 4

Map用于保存具有映射关系的数据，Map里保存着两组数据：key和value，它们都可以使任何引用类型的数据，但key不能重复。所以通过指定的key就可以取出对应的value。Map接口定义了如下常用的方法：
1、void clear():删除Map中所以键值对。
2、boolean containsKey(Object key):查询Map中是否包含指定key，如果包含则返回true。
3、boolean containsValue(Object value):查询Map中是否包含指定value，如果包含则返回true。
4、Set entrySet():返回Map中所包含的键值对所组成的Set集合，每个集合元素都是Map.Entry对象(Entry是Map的内部类)。
5、Object get(Object key):返回指定key所对应的value，如Map中不包含key则返回null。
6、boolean isEmpty():查询Map是否为空，如果空则返回true。
7、Set keySet():返回该Map中所有key所组成的set集合。
8、Object put(Object key,Object value):添加一个键值对，如果已有一个相同的key值则新的键值对覆盖旧的键值对。
9、void putAll(Map m):将指定Map中的键值对复制到Map中。
10、Object remove(Object key):删除指定key所对应的键值对，返回可以所关联的value，如果key不存在，返回null。
11、int size():返回该Map里的键值对的个数。
12、Collection values():返回该Map里所有value组成的Collection。
Map中包含一个内部类：Entry。该类封装了一个键值对，它包含了三个方法：
1、Object getKey():返回该Entry里包含的key值。
2、Object getValeu():返回该Entry里包含的value值。
3、Object setValue(V value):设置该Entry里包含的value值，并返回新设置的value值。

HashMap和Hashtable实现类：
HashMap与HashTable的区别：
1、 同步性：Hashtable是同步的，这个类中的一些方法保证了Hashtable中的对象是线程安全的。而HashMap则是异步的，因此HashMap中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率，所以如果你不需要线程安全的集合那么使用HashMap是一个很好的选择，这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销，从而提高效率。
2、 值：HashMap可以让你将空值作为一个表的条目的key或value，但是Hashtable是不能放入空值的。HashMap最多只有一个key值为null，但可以有无数多个value值为null。
注意：
1、用作key的对象必须实现hashCode和equals方法。
2、不能保证其中的键值对的顺序
3、尽量不要使用可变对象作为它们的key值。

LinkedHashMap：
它的父类是HashMap，使用双向链表来维护键值对的次序，迭代顺序与键值对的插入顺序保持一致。LinkedHashMap需要维护元素的插入顺序，so性能略低于HashMap，但在迭代访问元素时有很好的性能，因为它是以链表来维护内部顺序。

TreeMap:
Map接口派生了一个SortMap子接口，SortMap的实现类为TreeMap。TreeMap也是基于红黑树对所有的key进行排序，有两种排序方式：自然排序和定制排序。Treemap的key以TreeSet的形式存储，对key的要求与TreeSet对元素的要求基本一致。
1、Map.Entry firstEntry():返回最小key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
2、Object firstKey():返回最小key，如果为空，则返回null。
3、Map.Entry lastEntry():返回最大key所对应的键值对，如Map为空，则返回null。
4、Object lastKey():返回最大key，如果为空，则返回null。
5、Map.Entry higherEntry(Object key):返回位于key后一位的键值对，如果为空，则返回null。
6、Map.Entry lowerEntry(Object key):返回位于key前一位的键值对，如果为空，则返回null。
7、Object lowerKey(Object key):返回位于key前一位key值，如果为空，则返回null。
8、NavigableMap subMap(Object fromKey,boolean fromlnclusive,Object toKey,boolean toInciusive):返回该Map的子Map，其key范围从fromKey到toKey。
9、SortMap subMap(Object fromKey,Object toKey );返回该Map的子Map，其key范围从fromkey（包括）到tokey（不包括）。
10、SortMap tailMap（Object fromkey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围大于fromkey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。
11、 SortMap headMap（Object tokey ,boolean inclusive）:返回该Map的子Map，其key范围小于tokey（是否包括取决于第二个参数）的所有key。

WeakHashMap：
WeakHashMap与HashMap的用法基本相同，区别在于：后者的key保留对象的强引用，即只要HashMap对象不被销毁，其对象所有key所引用的对象不会被垃圾回收，HashMap也不会自动删除这些key所对应的键值对对象。但WeakHashMap的key所引用的对象没有被其他强引用变量所引用，则这些key所引用的对象可能被回收。WeakHashMap中的每个key对象保存了实际对象的弱引用，当回收了该key所对应的实际对象后，WeakHashMap会自动删除该key所对应的键值对。
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
WeakHashMap w1=new WeakHashMap();
//添加三个键值对，三个key都是匿名字符串，没有其他引用
w1 .put("语文", "良好");
w1 .put("数学", "及格");
w1 .put("英语", "中等");
w1 .put("java", "good");//该key是一个系统缓存的字符串对象
System.out.println(w1 );//输出{java=good, 数学=及格, 英语=中等, 语文=良好}
//通知系统进行垃圾回收
System.gc();
System.runFinalization();
System.out.println(w1 );//输出{java=good}
}

IdentityHashMap类：
IdentityHashMap与HashMap基本相似，只是当两个key严格相等时，即key1==key2时，它才认为两个key是相等的 。IdentityHashMap也允许使用null，但不保证键值对之间的顺序。

EnumMap类：
1、EnumMap中所有key都必须是单个枚举类的枚举值，创建EnumMap时必须显示或隐式指定它对应的枚举类。
2、EnumMap根据key的自然顺序，即枚举值在枚举类中定义的顺序，来维护键值对的次序。
3、EnumMap不允许使用null作为key值，但value可以。

追问

这几种map的性能比较？

追答

相比而言，HashMap的性能最好，HashTable的性能是最差（因为它是同步的）；其他都差不太多。