Java面试：HashMap和Hashtable的联系和区别（详解）

一.前言

HashMap和Hashtable是Java学习以及数据结构学习中十分重要的一部分，虽然如今Hashtable的应用广泛性不及HashMap，但HashMap和Hashtable的区别与联系是很多大厂面试中经常考察的问题。下面，我们就基于源码详细聊一聊两者的联系和区别。

二.HashMap和Hashtable的联系

1. HashMap和Hashtable都实现了Map、Cloneable(可克隆化)、Serializable(可序列化)三个接口
2. HashMap和Hashtable存储的都是键值对
3. HashMap和Hashtable中元素的key都不能重复，若要添加元素的key重复，则新添加的value会将原来的value覆盖
4. HashMap和Hashtable都实现了增删改查等方法
5. HashMap和Hashtable都属于散列表结构

三.HashMap和Hashtable的区别

1. HashMap和Hashtable产生时间不同
   Hashtable产生时间早于HashMap，Hashtable产生于JDK1.0，而HashMap产生于JDK1.2
2. HashMap和Hashtable的父类不相同
   虽然我们上面提到了Hashtable和HashMap都实现了相同的三个接口，但两者的继承父类并不同，Hashtable的继承父类是Dictionary(已经被废弃的类)，而HashMap的继承父类是AbstractMap
3. HashMap和Hashtable的底层不同
   在JDK1.8及其之后，HashMap底层是数组+链表+红黑树(哈希表+红黑树)，而Hashtable底层是数组+链表(哈希表)

补充：
HashMap链表转红黑树的条件：
当数组长度大于等于64(MIN_TREEIFY_CAPACITY)同时链表长度超过8(TREEIFY_THRESHOLD)时，通过底层调用treeifyBin()函数和treeify()函数将链表转化为红黑树。
HashMap链表转红黑树的原因：
遍历链表，时间复杂度为O(n)，由于红黑树为自平衡树，即通过红黑树查询某个元素的时间复杂度为O(log(n))。若链表元素个数不是很多，O(n)和O(log(n))的差距不是很明显，但随着链表元素的增加，O(log(n))的时间复杂度明显优于O(n)，所以此时会将链表转化为红黑树。

4. HashMap和Hashtable的初始容量不同
   HashMap在第一次添加元素时开辟table数组空间，无参构造初始容量为16，有参构造初始容量为大于等于给定容量的最小的2的幂次；而Hashtable在构造方法中开辟table数组空间，无参构造初始容量为11，有参构造初始容量可以为在int范围内的任何正整数

无参构造HashMap，table数组为空，默认加载因子(loadFactor)为0.75，而在第一次使用put()方法添加元素时，才会开辟数组空间，初始容量为16

putVal()方法：
resize()方法：

无参构造Hashtable，在构造方法中table数组已经开辟数组空间，且默认table初始容量为11，加载因子(loadFactor)为0.75

有参构造HashMap：在输入参数合法的情况下(否则抛出异常)，table数组为空，加载因子(loadFactor)为第二个参数(可不写，默认为0.75)，在第一次使用put()方法添加元素时，才创建table数组，初始容量为大于等于第一个参数initialCapacity的最小的2的幂次

说初始容量为大于等于第一个参数initialCapacity的最小的2的幂次而不是参数initialCapacity本身大小的原因：tableSizeFor()方法

resize()方法(putval()方法调用)：

有参构造Hashtable：构造方法中table数组已经创建，在输入参数合法的情况下(否则抛出异常)，table数组初始容量为第一个参数initialCapacity，加载因子(loadFactor)为第二个参数(可不写，默认为0.75)

4. HashMap和Hashtable的扩容方式不同
   当数组容量达到阈值时，HashMap扩容为原数组长度的2倍(这里暂时不考虑红黑树的情况),Hashtable扩容为原数组的2倍+1

   补充:对loadFactor(加载因子)的解释:
   加载因子的作用是用来计算阈值 th=table数组容量*加载因子，当数组容量达到阈值后，数组开始扩容。根据泊松分布算法，当加载因子为0.75时，一方面可以减少哈希冲突，另一方面也避免了不必要的内存浪费。

HashMap:

Hashtable:


5. 对null值的插入
HashMap中存放key和value都可以为null，而Hashtable存放key和value都不能为空(会抛出NullPointerException异常)

对于Hashtable中value不能为null的原因基于Hashtable源码

对于Hashtable中key不能为null的原因：由于空指针不能调用任何方法，而当Hashtable计算hash值时直接调用key.hashCode()方法，若key为null则会抛出空指针异常，而HashMap在计算hash值时会判断key是否为0，因此HashMap中key可以存放null值
HashMap:

Hashtable:

6. 在高并发下线程安全性不同
   HashMap在高并发下线程不安全，而Hashtable在高并发下线程安全
   原因：HashMap中方法未被synchronized修饰，Hashtable中方法被synchronized修饰
   
   

7. hash值的计算方式不同
   HashMap中hash值计算方式：(key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16)
   key的hashCoad值高16异或低16位
   Hashtable中hash值计算方式：key.hashCode()
   key的hashCoad值

8. 新添加元素插入数组位置的计算方式不同
   HashMap中index计算方式：(n - 1) & hash
   table数组长度-1单位与hash值
   Hashtable中index计算方式：(hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length
   hash值单位与int最大值，再对table数组长度取余

9. 插入元素的方式不同
   HashMap插入元素采用的是尾插法，而Hashtable插入元素采用的是头插法
   HashMap:
   
   Hashtable:
   

四.总结

HashMap和Hashtable之间的联系和区别是很多大厂面试经常考察的问题，以上只是小编自己总结的一些内容，如有什么错误或遗漏，欢迎大家及时指出和补充。最后，用一句名言当作文章的结尾，送给大家！

学习知识要善于思考，思考，再思。我就是靠这个方法成为科学家的。——爱因斯坦