Java LinkedHashMap 与 HashMap

LinkedHashMap 与 HashMap 非常相似，它还有一个额外的功能，即维护插入元素的顺序。HashMap 提供了插入、删除和搜索元素的简便方法，但它不提供任何维护和跟踪插入元素顺序的方法。这时，LinkedHashMap 就派上用场了，它克服了这个问题。

HashMap 是 Java 中一个强大的数据结构，用于存储键值对。它通过关联的键来映射一个值。它允许我们存储 null 值和 null 键。它是 Java 集合的一个非同步类。而 LinkedHashMap 是 HashMap 的一个替代品，它支持维护元素的顺序。

LinkedHashMap 继承了 HashMap 类，并实现了 Java Collection 框架的 Map 接口。

HashMap

Java 中的 HashMap 是一个强大的数据结构，允许我们存储键值对。它允许我们存储 null 值对象。我们不能插入重复的键；如果我们尝试这样做，它将替换对应键的元素。我们可以轻松地对对象执行更新、删除等操作。HashMap 类位于 java.util 包中。

声明

HashMap 类声明如下

关于 HashMap 的一些要点如下：

• 它包含键值对。
• 它不能有重复的键。
• 它最多可以有一个 null 键和多个 null 值。
• 它是非同步的。
• 它不提供维护元素顺序的方法。
• Java HashMap 类的默认容量为 16，负载因子为 0.75。

示例

考虑下面的例子来实现 HashMap 并存储键值对

HashMapDemo.java

输出

Iterating Hashmap...
1 Chris
2 Morris
3 Sam
4 Cruise

LinkedHashMap

LinkedHashMap 类是 HashMap 类的替代品。它与 HashMap 类非常相似。由于它继承了 HashMap 类，因此它拥有 HashMap 类所有的属性和方法。此外，它还提供了一种简便的方法来维护元素的顺序。LinkedHashMap 继承了 HashMap 类并实现了 Map 接口。

声明

LinkedHashMap 类声明如下

关于 LinkedHashMap 的一些要点如下：

• 它以键值对组合的形式存储值。
• 它不能有重复的元素。
• 它最多可以有一个 null 键和多个 null 值。
• 它是非同步的。
• 它提供了一种简便的方法来维护插入顺序

示例

考虑下面的例子来实现 LinkedHashMap 并存储其中的值

LinkedHashMapDemo.java

输出

100 John
101 Dev
102 Arya
103 Zoya

LinkedHashMap 和 HashMap 之间的区别

LinkedHashMap 是 HashMap 的一个替代品，具有一些额外的功能。以下是 LinkedHashMap 和 HashMap 之间的一些主要区别：

• HashMap 和 LinkedHashMap 之间的主要区别在于元素的排序。LinkedHashMap 提供了一种排序和跟踪元素的方法。相比之下，HashMap 不支持元素的排序。在 LinkedHashMap 中，如果我们迭代一个元素，我们将按元素的插入顺序获取键。
• HashMap 和 LinkedHashMap 都只允许一个 null 键和多个值。
• HashMap 扩展了 AbstractMap 类并实现了 Map 接口，而 LinkedHashMap 扩展了 HashMap 类并实现了 Map 接口。
• LinkedHashMap 和 HashMap 都是非同步的，但可以使用 Collections.synchronizedMap() 方法进行同步。
• HashMap 使用一个桶来存储元素，桶是数组的索引，例如 bucket0 表示 index[0]，bucket1 表示 index[1]，依此类推。而 LinkedHashMap 使用与 HashMap 相同的内部实现，但除此之外，它还使用一个双向链表连接所有条目。这个链表对于排序元素很有用。
• HashMap 比 LinkedHashMap 需要的内存少；因为 LinkedHashMap 使用与 HashMap 相同的实现过程；此外，它还使用一个双向链表来维护元素的顺序。
• LinkedHashMap 和 HashMap 都提供相似的性能。

LinkedHashMap 和 HashMap 的比较表

考虑下面的 HashMap 和 LinkedHashMap 的比较表

使用 LinkedHashMap 优于 HashMap 的优点

1. 可预测的迭代顺序：与 HashMap 相比，LinkedHashMap 的一个重要优点是它保留了元素的插入顺序。当我们遍历 LinkedHashMap 时，元素将按照它们的插入顺序返回。在元素的顺序很重要的场合，这很有用。
2. 有序操作的快速迭代：如果我们要在 Map 中访问或修改许多条目，并且访问这些条目的顺序很重要，那么 LinkedHashMap 可能比 HashMap 更高效。对于 HashMap，顺序不固定，因此我们必须对键或值进行排序才能获得特定的序列。
3. 高效的有序插入：LinkedHashMap 维护一个表示整个条目集合的双向链表。因此，添加新条目的过程比 HashMap 略有开销，但仍然是 O(1)。此外，与事后尝试重新排序 HashMap 相比，插入 LinkedHashMap 通常成本更低。
4. 适用于缓存：LinkedHashMap 可用于跟踪最近最少访问元素的那些数据结构，当需要移除最近最少访问的元素时。覆盖 removeEldestEntry() 方法允许我们控制何时从 Map 中移除最旧的条目（即最近最少访问的条目）。
5. 清晰度和意图：明确使用 LinkedHashMap 会传达出希望保留插入顺序的信息，这可以使您的代码更易于理解。

使用 HashMap 优于 LinkedHashMap 的优点

1. 较低的内存开销：HashMap 在大多数情况下比 LinkedHashMap 占用的内存少，因为它不需要通过额外的引用来维护插入顺序。
2. 某些操作的更好性能：Map <String, Vehicle> zooAnimals; HashMap<String, Vehicle> 在某些操作上可能比 LinkedHashMap 性能更好，但不会维护插入顺序。HashMap 的内部实现可能无法为插入、检索和删除等操作提供足够的元素顺序。
3. 简洁性和可预测性：在这种情况下，如果不需要元素的插入顺序，那么使用 HashMap 可以简化代码，使其更清晰易懂。使用 HashMap，例如维护访问顺序或与维护插入顺序相关的方法不再需要，代码更容易理解。
4. 适用于顺序不重要的用例：如果元素的顺序对我们的情况不重要，那么我们可能会考虑使用 Map 而不是 List。例如，如果我们想存储键值对以便快速检索，并且检索顺序不重要；HashMap 是更好的选择。
5. 潜在的更好性能：由于 LinkedHashMap 遵循双向链表条目，因此与 HashMap 相比，某些操作可能会产生轻微的性能损失。在不关心保持顺序的情况下，HashMap 可能会给出更好的结果。
6. 并发性：如果我们只需要线程安全，ConcurrentHashMap（HashMap 的一个闪亮特性）比 LinkedHashMap 提供更好的并发性能。ConcurrentHashMap 的线程安全性是一个主要优势，而 LinkedHashMap 不支持线程安全但提供更好的可伸缩性。

何时使用 LinkedHashMap 和 HashMap？

我们将根据您的任务类型、性能、内存使用情况以及数据结构的典型行为，在 Java 应用程序中选择 LinkedHashMap 和 HashMap。

在以下情况使用 LinkedHashMap

1. 顺序保留很重要：如果我们希望保留插入和检索的顺序，LinkedHashMap 是您的选择。列表中的元素以它们插入的相同顺序存储，这使其适用于需要维护可预测迭代顺序的情况。
2. 实现 LRU 缓存：使用 LinkedHashMap 实现最近最少使用 (LRU) 缓存变得很方便。我们可以覆盖 removeEldestEntry() 方法来控制当缓存大小达到时如何驱逐最旧的条目（最近最少访问的条目）。这使其适用于涉及缓存的应用程序。
3. 按插入顺序迭代元素：如果需要持续遍历 Map 条目并需要它们按最初插入的顺序排列，LinkedHashMap 比对 HashMap 中的键或值进行排序更方便、更直接。
4. 保持清晰度和意图：将数据结构声明为 LinkedHashMap 会强调这种排序，并可能提高代码的可读性以及其他开发人员对您设计选择的理解。

在以下情况使用 HashMap

1. 顺序不重要：如果元素的顺序不影响您的用例，并且检索、插入和删除键值对的速度是我们的首要关注点，那么我们应该考虑使用 HashMap。它比 C 更短、更简洁。因此，它具有更高的执行能力和更低的内存占用。
2. 内存效率很重要：HashMap 通常比 LinkedHashMap 占用的内存少，因为它不需要保存指示插入顺序的指针。如果内存效率更重要或元素顺序不重要，HashMap 可能是更好的选择。
3. 性能至关重要：在性能至关重要且不需要维护顺序的情况下，HashMap 由于其更简单的内部实现，可能会提供更好的性能。HashMap 在某些操作（如插入、检索和删除）上的表现可能优于 LinkedHashMap。
4. 并发性：如果我们只需要线程安全，那么 ConcurrentHashMap（HashMap 的一个变体）比 LinkedHashMap 更可取。ConcurrentHashMap 提供更好的并发性能和可伸缩性，同时仍然提供 HashMap 的键值映射功能。

使用 LinkedHashMap 和 HashMap 的最佳实践

LinkedHashMap 的最佳实践

1. 了解何时使用它：当需要保留插入或访问顺序时，使用 LinkedHashMap。如果您需要可预测的迭代顺序或涉及 LRU 缓存等数据结构，LinkedHashMap 也是一个不错的选择。
2. 注意性能：虽然 LinkedHashMap 确保了插入顺序，但由于需要保存额外的指针，它可能具有更高的内存消耗和较慢的性能。请检查顺序保持的优点是否能抵消您特定情况下的性能影响。
3. 用于缓存：LinkedHashMap 可以成为实现缓存机制的绝佳选择，特别是当需要其移除最近最少使用的元素的功能时。覆盖 removeEldestEntry() 方法以控制如何从 Map 中移除最旧的条目（即最近最少访问的条目）。
4. 在代码中明确说明：当您选择 LinkedHashMap 时，请明确说明您的选择并说明为什么它比 HashMap 更好。这样，代码的可读性就提高了，其他开发人员也更容易理解您的设计决策。
5. 考虑并发性：虽然 LinkedHashMap 本身不是线程安全的，但如果存在线程安全问题，可以在同步块中或与其他线程安全方法结合使用来同步它。然而，对于并发访问，可以使用 ConcurrentHashMap 代替。

HashMap 的最佳实践

1. 了解性能特征：与 LinkedHashMap 相比，HashMap 通常具有更好的性能和更小的内存开销，因为其内部代码更简单。适用于顺序不重要且需要快速键值映射操作的 Map 请求。
2. 当顺序不重要时优先选择：如果元素的顺序在您的情况下不重要，HashMap 是最佳选择。它简单高效，占用内存少，与 LinkedHashMap 相比性能更好。
3. 适用于通用映射：HashMap 非常适合通用的键值映射，其中元素的顺序不重要。它广泛用于各种应用程序和库中，以实现高效的数据存储和检索。
4. 考虑 ConcurrentHashMap 进行并发：如果我们只需要线程安全，请考虑使用 ConcurrentHashMap 而不是 HashMap。ConcurrentHashMap 在提供与 HashMap 类似的功能的同时，提供了更好的并发性能和可伸缩性。
5. 在性能至关重要时使用：在性能至关重要且不需要维护顺序的情况下，HashMap 可能在插入、检索和删除元素等操作方面提供更好的性能。
6. 注意未定义的迭代顺序：虽然 HashMap 不保证其元素在迭代期间的顺序，但重要的是要注意此行为，并避免在迭代 HashMap 时依赖任何特定顺序。

总结

总之，在 Java 中选择 LinkedHashMap 和 HashMap 取决于您的个人偏好、性能限制以及我们使用的数据结构的特性。

LinkedHashMap 通常在维护顺序很重要时更优。它保留插入顺序或查找顺序，使列表适用于需要可预测迭代顺序的情况。当您需要保留插入顺序、实现 LRU 缓存等数据结构，或者当清晰度和意图优先时，请选择 LinkedHashMap。

HashMap 是在顺序不重要时更受欢迎的选择，您的选择是内存效率、简洁性以及可能的更好性能。它比 LinkedHashMap 提供更好的操作以及内存降低。当顺序不重要、快速查找、插入和删除至关重要时，请将 HashMap 用于通用的键值映射。

最后，能够理解 LinkedHashMap 和 HashMap 的特性、优点和技术将帮助我们做出明智的选择，并选择适合您的 Java 应用程序的正确数据结构。无论是维护顺序还是提高性能和内存效率，我们都可以依赖 LinkedHashMap 或 HashMap，因为它们适合您的特定任务。