面试题：HashTable, HashMap，TreeMap区别？

1. HashTable、HashMap、TreeMap的区别

特性	HashTable	HashMap	TreeMap
线程安全性	线程安全（方法使用`synchronized`修饰）	非线程安全	非线程安全
允许`null`键值	不允许`null`键和`null`值	允许`null`键和`null`值	不允许`null`键，允许`null`值
顺序性	无序	无序	有序（根据键的自然顺序或自定义顺序）
底层实现	基于哈希表	基于哈希表	基于红黑树
性能	性能较低（同步开销）	性能较高	性能中等（插入和查找为`O(log n)`）
继承关系	继承自`Dictionary`类	继承自`AbstractMap`类	继承自`AbstractMap`类
推荐使用场景	多线程环境下使用	单线程环境下使用	需要有序键值对的场景

2. 详细说明

1. 线程安全性

HashTable：
- HashTable是线程安全的，其方法使用synchronized修饰，可以在多线程环境下直接使用。
HashMap：
- HashMap是非线程安全的。如果多个线程同时访问一个HashMap实例，并且至少有一个线程修改了结构（如添加或删除元素），则必须手动同步。
TreeMap：
- TreeMap是非线程安全的。如果需要在多线程环境下使用，必须手动同步。

2. 允许`null`键值

HashTable：
- HashTable不允许null键和null值，否则会抛出NullPointerException。
HashMap：
- HashMap允许null键和null值。
TreeMap：
- TreeMap不允许null键，但允许null值。

3. 顺序性

HashTable：
- HashTable是无序的，不保证元素的插入顺序。
HashMap：
- HashMap是无序的，不保证元素的插入顺序。
TreeMap：
- TreeMap是有序的，根据键的自然顺序或自定义顺序排序。

4. 底层实现

HashTable：
- 基于哈希表实现，使用链表解决哈希冲突。
HashMap：
- 基于哈希表实现，JDK 8以后使用链表和红黑树解决哈希冲突。
TreeMap：
- 基于红黑树实现，保证元素的有序性。

5. 性能

HashTable：
- 由于同步开销，性能较低。
HashMap：
- 性能较高，适合单线程环境。
TreeMap：
- 性能中等，插入和查找操作的时间复杂度为O(log n)。

6. 继承关系

HashTable：
- 继承自Dictionary类（已过时）。
HashMap：
- 继承自AbstractMap类。
TreeMap：
- 继承自AbstractMap类。

7. 推荐使用场景

HashTable：
- 在多线程环境下使用，但更推荐使用ConcurrentHashMap。
HashMap：
- 在单线程环境下使用，性能高。
TreeMap：
- 在需要有序键值对的场景中使用。

3. 示例代码

HashTable示例：

import java.util.Hashtable;

public class HashTableExample {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<String, Integer> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("Apple", 1);
        hashtable.put("Banana", 2);

        // 遍历
        for (String key : hashtable.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + hashtable.get(key));
        }
    }
}

HashMap示例：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class HashMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
        map.put("Apple", 1);
        map.put("Banana", 2);

        // 遍历
        for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {
            System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());
        }
    }
}

TreeMap示例：

import java.util.TreeMap;

public class TreeMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        TreeMap<String, Integer> treeMap = new TreeMap<>();
        treeMap.put("Banana", 2);
        treeMap.put("Apple", 1);

        // 遍历
        for (String key : treeMap.keySet()) {
            System.out.println(key + ": " + treeMap.get(key));
        }
    }
}

4. 总结

特性	HashTable	HashMap	TreeMap
线程安全性	线程安全	非线程安全	非线程安全
允许`null`键值	不允许	允许	不允许`null`键，允许`null`值
顺序性	无序	无序	有序
底层实现	哈希表	哈希表	红黑树
性能	较低	较高	中等
推荐使用场景	多线程环境	单线程环境	需要有序键值对的场景