HashMap和HashTable
HashMap
- 基于 哈希表 的 Map 接口的实现类
- key 允许为 null ， value 也允许为 null
- 不保证映射的顺序，特别是它不保证该顺序恒久不变
HashTable
Map接口的的实现类
- 实现一个哈希表，该哈希表将键映射到相应的值
- Hashtable 的 key 和 value 都不能为 null
- 几乎所有的方法都是线程安全的
- Properties类继承了HashMap。
HashMap 和 Hashtable 的相同点
1、内部都是基于 哈希表 存储数据(内部都有数组table，HashMap是Node<K,V>[] table)，HashTable是Entry<?,?>[] table。
HashMap：
/**
* The table, initialized on first use, and resized as
* necessary. When allocated, length is always a power of two.
* (We also tolerate length zero in some operations to allow
* bootstrapping mechanics that are currently not needed.)
*/
transient Node<K,V>[] table;
该表在首次使用时初始化，并根据需要调整大小。分配时，长度总是2的幂(HashMap为了加快hash的速度)。（我们也允许在某些操作中允许长度为零）。用transient关键字标记的成员变量不参与序列化过程。
HashTable：
/**
* The hash table data.
*/
private transient Entry<?,?>[] table;
2、HashMap 和 Hashtable 的迭代器 都是 快速失败 ( fail-fast ) 的
HashMap 和 Hashtable 的区别
1、用来确定元素在哈希表中的位置的方式不同
HashMap：
HashMap 根据 key.hashCode() 重新计算一个值:
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash( Object key ) {
int h;
return (key == null) ? 0 : ( h = key.hashCode() ) ^ ( h >>> 16 );
}
然后再根据这个值来确定元素在哈希表中的位置:
部分源码
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
..................................
源码if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)转换：
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
int n = table.length ;
int hash = hash( key ) ;
table[ ( n - 1) & hash ] = newNode( hash, key, value, null ) ; // 不是源码
Hashtable:
public synchronized V put(K key, V value) {
//确保value 不能为空
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// 确保key不在哈希表
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
......................................
int hash = key.hashCode(); // key 必须不能为 null，不然抛出空指针异常
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
直接使用对象的hashCode。
2、HashMap 不支持线程安全的 ( 所有的方法都没有 synchronized 修饰 )。
Hashtable 支持线程安全的 ( 几乎所有的方法都被 synchronized 修饰 )。
3、初始容量大小和每次扩充容量大小的不同
HashMap:
/** * The default initial capacity - MUST be a power of two. */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16 /** * The load factor used when none specified in constructor. */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity * (16) and the default load factor (0.75). */ public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted } /** * Initializes or doubles table size. If null, allocates in * accord with initial capacity target held in field threshold. * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the * elements from each bin must either stay at same index, or move * with a power of two offset in the new table. * * @return the table */ final Node<K,V>[] resize() { Node<K,V>[] oldTab = table; int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length; int oldThr = threshold; int newCap, newThr = 0; if (oldCap > 0) { // 超过最大值就不再扩充了，就只好随你碰撞去吧 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return oldTab; } // 没超过最大值，就扩充为原来的2倍 else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY && oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY) newThr = oldThr << 1; // double threshold } else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold newCap = oldThr; else { // zero initial threshold signifies using defaults newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } // 计算新的resize上限 if (newThr == 0) { float ft = (float)newCap * loadFactor; newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ? (int)ft : Integer.MAX_VALUE); } threshold = newThr; @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"}) Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap]; table = newTab; // 把每个bucket都移动到新的buckets中 if (oldTab != null) { for (int j = 0; j < oldCap; ++j) { Node<K,V> e; if ((e = oldTab[j]) != null) { oldTab[j] = null; if (e.next == null) newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e; else if (e instanceof TreeNode) ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap); else { // preserve order Node<K,V> loHead = null, loTail = null; Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null; Node<K,V> next; do { next = e.next; if ((e.hash & oldCap) == 0) { if (loTail == null) loHead = e; else loTail.next = e; loTail = e; } else { if (hiTail == null) hiHead = e; else hiTail.next = e; hiTail = e; } } while ((e = next) != null); if (loTail != null) { loTail.next = null; newTab[j] = loHead; } if (hiTail != null) { hiTail.next = null; newTab[j + oldCap] = hiHead; } } } } } return newTab; }
默认初始容量2^4(16) 和默认加载因子 (0.75)，每次扩充为原来的2倍。如果指定容量会根据所给的初始值扩充为刚超过initialCapacityde的2的幂次方数。例如指定容量是20，则实际容量是2^5(32)。
Hashtable:
/** * Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11) * and load factor (0.75). */ public Hashtable() { this(11, 0.75f); } /** * Constructs a new, empty hashtable with the specified initial * capacity and the specified load factor. * * @param initialCapacity the initial capacity of the hashtable. * @param loadFactor the load factor of the hashtable. * @exception IllegalArgumentException if the initial capacity is less * than zero, or if the load factor is nonpositive. */ public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) { if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor); if (initialCapacity==0) initialCapacity = 1; this.loadFactor = loadFactor; table = new Entry<?,?>[initialCapacity]; threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); } /** * Increases the capacity of and internally reorganizes this * hashtable, in order to accommodate and access its entries more * efficiently. This method is called automatically when the * number of keys in the hashtable exceeds this hashtable's capacity * and load factor. */ @SuppressWarnings("unchecked") protected void rehash() { int oldCapacity = table.length; Entry<?,?>[] oldMap = table; // overflow-conscious code int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) { if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE) // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets return; newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE; } Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity]; modCount++; threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); table = newMap; for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) { for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) { Entry<K,V> e = old; old = old.next; int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity; e.next = (Entry<K,V>)newMap[index]; newMap[index] = e; } } }
HashTable默认的初始大小为11，之后每次扩充为原来的2n+1。如果指定容量就是所指定的容量。
次要的区别:
4、父类不同: Hashtable 的 父类 Dictionary ，而 HashMap 的父类是 AbstractMap。
5、对 键集、值集、键值对集 的处理方式不同:
HashMap 和 Hashtable 都具有:
Set<K> keySet() 返回所有的 key 组成的 Set 集合
Collection<V> values() 返回所有的 value 组成的 Collection 集合
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() 返回所有的 entry 对应的 Set 集合
Hashtable 还具有:
Enumeration<K> keys() 返回此哈希表中的键的枚举
Enumeration<V> elements() 返回此哈希表中的值的枚举
6、因为 Hashtable 是线程安全的，因此 在 单线程环 境下比 HashMap 要慢。
7、HashMap允许存在一个为null的key，多个为null的value 。Hashtable的key和value都不允许为null。
8、HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsValue和containsKey。 Hashtable则保留了contains，containsValue和containsKey三个方法，其中contains和containsValue功能相同。
不推荐使用Hashtable 的原因
1、单线程中，无需做线程控制，运行效率更高
2、在多线程中，synchronized会造成线程饥饿，死锁，可以用ConcurrentHashMap替代
Hashtable和ConcurrentHashMap
1、它们都可以用于多线程的环境
2、但是当Hashtable的大小增加到一定的时候，性能会急剧下降，因为迭代时需要被锁定很长的时间。
3、因为ConcurrentHashMap引入了分割(segmentation)，不论它变得多么大，仅仅需要锁定map的某个部分，而其它的线程不需要等到迭代完成才能访问map。
4、简而言之，在迭代的过程中，ConcurrentHashMap仅仅锁定map的某个部分，而Hashtable则会锁定整个map。
HashMap工作原理
- HashMap基于hashing原理，通过put()和get()方法储存和获取对象。
- 当将键值对传递给put()方法时，它调用键对象的hashCode()方法来计算hashcode，让后找到bucket位置来储存Entry对象。
- 当获取对象时，通过键对象的equals()方法找到正确的键值对，然后返回值对象。
- HashMap使用链表来解决碰撞问题，当发生碰撞了，对象将会储存在链表的下一个节点中。 HashMap在每个链表节点中储存键值对对象。
- HashMap是在桶中储存键对象和值对象，作为Map.Entry。这一点有助于理解获取对象的逻辑。
牛客网笔试题
1、在Java中，关于HashMap类的描述，以下错误的是
正确答案: B
A、HashMap使用键/值得形式保存数据
B、HashMap 能够保证其中元素的顺序
C、HashMap允许将null用作键
D、HashMap允许将null用作值
2、有关hashMap跟hashTable的区别，说法正确的是？
正确答案: A B C D
A、HashMap和Hashtable都实现了Map接口
B、HashMap是非synchronized，而Hashtable是synchronized
C、HashTable使用Enumeration，HashMap使用Iterator
D、Hashtable直接使用对象的hashCode，HashMap重新计算hash值，而且用与代替求模
3、HashMap和HashTable的描述，错误的是？
正确答案: D
A、他们都实现了Map接口。
B、HashMap非线程安全，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap就必须为之提供额外同步。
C、HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
D、通过contains方法可以判断一个对象是否存在于HashMap或者Hashtable中。
4、线程安全的map在JDK 1.5及其更高版本环境 有哪几种方法可以实现?
正确答案: C D
A、Map map = new HashMap()
B、Map map = new TreeMap()
C、Map map = new ConcurrentHashMap();
D、Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
解析：
- HashMap,TreeMap 未进行同步考虑，是线程不安全的。
- HashTable 和 ConcurrentHashMap 都是线程安全的。区别在于他们对加锁的范围不同，HashTable 对整张Hash表进行加锁，而ConcurrentHashMap将Hash表分为16桶(segment)，每次只对需要的桶进行加锁。
- Collections 类提供了synchronizedXxx()方法，可以将指定的集合包装成线程同步的集合。比如，
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
推荐博客链接
https://www.cnblogs.com/liu-eagles/p/9059931.html
https://blog.csdn.net/gaopu12345/article/details/50831631
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