Java 集合系列 11 hashmap 和 hashtable 的区别

java 集合系列目录：

Java 集合系列 01 总体框架

Java 集合系列 02 Collection架构

Java 集合系列 03 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例

Java 集合系列 04 LinkedList详细介绍(源码解析)和使用示例 

Java 集合系列 05 Vector详细介绍(源码解析)和使用示例

Java 集合系列 06 Stack详细介绍(源码解析)和使用示例

Java 集合系列 07 List总结(LinkedList, ArrayList等使用场景和性能分析)

Java 集合系列 08 Map架构

Java 集合系列 09 HashMap详细介绍(源码解析)和使用示例

Java 集合系列 10 Hashtable详细介绍(源码解析)和使用示例

Java 集合系列 11 hashmap 和 hashtable 的区别

Java 集合系列 12 TreeMap

Java 集合系列 13 WeakHashMap

Java 集合系列 14 hashCode

Java 集合系列 15 Map总结

 

1 Hashtable 和 HashMap 做为 Map 的基本特性

两者都实现了Map接口，基本特性相同

-          对同一个Key，只会有一个对应的value值存在

-          如何算是同一个Key？ 首先，两个key对象的hash值相同，其次，key对象的equals方法返回真

2 内部数据结构

Hashtable和HashMap的内部数据结构相似

 

其基本内部数据结构是一个Entry数组 (transient Entry[] table)

-          数组元素为实现Map.Entry<K,V>接口的类，Hashtable和HashMap各自实现了自己的Entry类。

-          Entry包含一个Key-value对，以及一个next指针指向另一个Entry。多个Entry可以组成一个单向链表。

3 常用操作

数据插入操作： put(key,value)

-          根据Key的hash值计算出该Entry所应存放的位置（数组下标）

-          若该数组元素为空，直接放置Entry到此处

-          若多个不同的Key所计算得到的数组下标相同，新加入的Key-value对（Entry）会被加入到Entry单向链表中。Hashtable和HashMap都是将其插入链表首部.

-          若已经有相同的Key存在于这个链表中，则，新的value值会取代老的value

-          当Map中存放的Entry数量超过其限制（ 数组长度 * 负荷因子）时，Map将自动重新调整数组大小并重新对Entry进行散列

 

 

数据查找：get(key)

-          根据Key的hash值计算出该Entry对所应存放的位置（数组下标）

-          得到该位置的第一个Entry对象，比较key和Entry.key，若hash值相同，并且equals为真，则该Entry是我们要找的Key-value对，否则继续沿next指针构成的单向链表查找

 

数据移除：remove(key)

-          按照上述数据查找的方式找到key所在的Entry对象，将其移除，并保持Entry单向链表的连通性

 

4 Hashtable 和 HashMap 的比较

	Hashtable	HashMap
并发操作	使用同步机制， 实际应用程序中，仅仅是Hashtable本身的同步并不能保证程序在并发操作下的正确性，需要高层次的并发保护。 下面的代码试图在key所对应的value值等于x的情况下修改value为x+1 {  value = hashTable.get(key);    if(value.intValue()== x){ hashTable.put(key,      new Integer(value.intValue()+1));    } } 如2个线程同时执行以上代码，可能放入不是x+1，而是x+2.	没有同步机制，需要使用者自己进行并发访问控制
数据遍历的方式	Iterator 和 Enumeration	Iterator
是否支持fast-fail	用Iterator遍历，支持fast-fail 用Enumeration不支持fast-fail.	支持fast-fail
是否接受值为null的Key 或Value？	不接受	接受
根据hash值计算数组下标的算法	当数组长度较小，并且Key的hash值低位数值分散不均匀时，不同的hash值计算得到相同下标值的几率较高   hash = key.hashCode(); index=(hash&0x7FFFFFFF) % tab.length;	优于hashtable，通过对Key的hash做移位运算和位的与运算，使其能更广泛地分散到数组的不同位置   hash = hash (k); index = indexFor(hash, table.length);   static int hash(Object x) {  int h = x.hashCode(); h += ~(h << 9);  h ^= (h >>> 14);   h += (h << 4);  h ^= (h >>> 10);  return h; } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }
Entry数组的长度	Ø         缺省初始长度为11， Ø         初始化时可以指定initial capacity	Ø         缺省初始长度为16， Ø         长度始终保持2的n次方 Ø         初始化时可以指定initial capacity，若不是2的次方，HashMap将选取第一个大于initial capacity 的2n次方值作为其初始长度
LoadFactor负荷因子	0.75
负荷超过（loadFactor * 数组长度）时，内部数据的调整方式	扩展数组：2*原数组长度+1	扩展数组： 原数组长度 * 2
	两者都会重新根据Key的hash值计算其在数组中的新位置，重新放置。算法相似，时间、空间效率相同

 

一般情况下，HashMap能够比Hashtable工作的更好、更快，主要得益于它的散列算法，以及没有同步。应用程序一般在更高的层面上实 现了保护机制，而不是依赖于这些底层数据结构的同步，因此，HashMap能够在大多应用中满足需要。推荐使用HashMap，如果需要同步，可以使用同 步工具类将其转换成支持同步的HashMap。

5 Map的效率

Map的效率与Entry数组大小及负荷因子的选取有密切关系。选取适当的数组大小有利于Key-value对的散列分布，并且，如果数组足够 大，将有效的减少重新调整数组的次数，提高效率。较小的负荷因子将占用更多的空间，但降低冲突的可能性，从而将加快访问和更新的速度。

另外，Key的hash值本身如果能保证较好的散列性，也有益于提高Map的读写效率。在effective java中，对hash()的重载有好的建议。

 

6 辨析

 　　“Hashtable和HashMap的区别主要是前者是同步的，后者是快速失败机制保证不会出现多线程并发错误（Fast-Fail）。”，这是一个被很多文章转载过的概念，但其描述并不准确，容易引起误会。

实质上，Fast-fail与同步保护的是两种不同情况下的并发，两者不能拿来做比较。

　　Hashtable是同步的，在执行get,put,remove,size,clear等一次性读写操作时，使用了同步机制，避免了多个线程 同时读写Hashtable。但同步机制并不能避免在iterator或Enumeration遍历过程中其他线程对Hashtable的put、 remove、clear操作，这些写操作都会被毫无阻拦得成功执行。

快速失败机制主要目的在于使iterator遍历数组的线程能及时发现其他线程对Map的修改（如put、remove、clear等），因 此，fast-fail并不能保证所有情况下的多线程并发错误，只能保护iterator遍历过程中的iterator.next()与写并发.

　　其次，Hashtable的iterator遍历方式也是支持fast-fail的，不能说它没有快速失败机制。写一个简单的例程就可以证明这 一点，一个线程做iterator遍历，另一个线程向hashtable中put新的key和value，很容易就会观察到fast-fail 机制报告 ConcurrentModificationException