详解：HashMap与TreeMap、HashTable的区别

2025-03-14 60 阅读3分钟

本文将从多个维度对比三者的核心差异，帮助开发者根据场景选择合适的数据结构：

1、线程安全性

HashTable：通过 synchronized 修饰所有方法实现线程安全，但高并发下性能差。
HashMap/TreeMap：非线程安全，多线程需手动同步或使用并发容器。

特性	HashMap	TreeMap	HashTable
线程安全	非线程安全	非线程安全	线程安全（方法全同步）
替代方案	使用 `ConcurrentHashMap`	使用 `ConcurrentSkipListMap`	已过时，推荐 `ConcurrentHashMap`

2、内部实现与数据结构

HashMap：哈希表动态扩容，链表长度超阈值（默认8）转为红黑树。
TreeMap：基于红黑树维护键的有序性，支持范围查询（如 subMap()）。
HashTable：传统哈希表，无红黑树优化，冲突处理仅用链表。

特性	HashMap	TreeMap	HashTable
数据结构	数组 + 链表/红黑树（JDK8+）	红黑树	数组 + 链表
冲突解决	拉链法 + 树化优化（JDK8+）	自然无冲突（树结构）	拉链法（无树化优化）
有序性	无序	按键自然/比较器排序	无序

3、性能对比

HashMap：哈希冲突少时性能最佳，冲突多时退化为链表或树。
TreeMap：所有操作稳定在对数时间，适合需要排序的场景。
HashTable：同步锁导致并发性能差，单线程下也不如 HashMap。

操作	HashMap（平均）	TreeMap	HashTable
插入/删除	O(1)	O(log n)	O(1)
查询	O(1)	O(log n)	O(1)
遍历	O(n)	O(n)（有序）	O(n)

4、Null 键值支持

TreeMap：插入 null 键会抛出 NullPointerException（依赖自然排序或比较器）。
HashTable：插入 null 键或值直接抛出异常。

特性	HashMap	TreeMap	HashTable
Null 键	✅ 允许一个 null 键	❌ 不允许（需比较）	❌ 不允许
Null 值	✅ 允许多个 null 值	✅ 允许（视比较器而定）	❌ 不允许

5、扩容机制

HashMap：扩容时重新哈希分布键值，优化后减少计算（JDK8+）。
HashTable：扩容策略较为保守，性能开销更大。

特性	HashMap	HashTable	TreeMap
初始容量	16	11	无固定容量
扩容规则	2 倍增长（容量×2）	2 倍+1（旧容量×2 +1）	动态调整树结构
负载因子	0.75（默认）	0.75（默认）	不适用

6、使用场景建议

HashMap
- 快速键值查找，无需排序。
- 单线程或已手动处理同步的多线程环境。
- 示例：缓存数据、频率统计。
TreeMap
- 需要按键排序或范围查询。
- 示例：有序事件日志、按范围检索数据（如价格区间）。
HashTable
- 遗留代码兼容，现代开发优先使用 ConcurrentHashMap。

7、总结对比表

维度	HashMap	TreeMap	HashTable
线程安全	❌	❌	✅（同步方法）
数据结构	哈希表+链表/红黑树	红黑树	哈希表+链表
有序性	❌	✅（按键排序）	❌
Null 支持	✅键/值	❌键，✅值（视情况）	❌键/值
性能	O(1)（平均）	O(log n)	O(1)（但同步开销大）
适用场景	高频查询、无需排序	排序需求、范围查询	遗留系统，线程安全需求

通过合理选择数据结构，可显著提升程序性能与代码可维护性。现代开发中，优先考虑 ConcurrentHashMap（线程安全）和 TreeMap（排序需求），避免使用过时的 HashTable。

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