java中的HashTable、HashMap、ConcurrentHashMap介绍

1. HashTable介绍

从下面源码中的结构图可以看出，HashTable继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。HashTable是通过数组加链表的方式存储数据。

 和HashMap一样，Hashtable但是Hashtable是一个散列表，他存储的内容是键值对（key-value）映射。但是区别于HashMap，Hashtable是一个线程安全的容器，而且Hashtable的key、value都不可以为null。

1.1 HashTable的底层数据结构

Hashtable是通过使用“拉链法”实现的哈希表，它包含几个重要的成员变量：table,count,threshold,loadFactor,modCount，如下图所示：

 

 其中table是一个Entry[]数组类型，Entry实际上就是一个单向链表，哈希表中的“key-value”键值对都是存储再Entry数组中，对于Hashtable中的get和put是通过拉链法解决哈希冲突的，如下图所示，对于哈希码相同的元素采取一个链表的方式存储元素。

count是Hashtable的大小，表示Hashtable保存的键值对的数量，对于java源码中的put方法采用addEntry中对count进行自增操作，记录Hashtable的键值对数量。

threshold是Hashtable的阈值，用于判断是否需要调整Hashtable的容量。threshold的值=“容量*加载因子”。

loadFactor就是加载因子，Hashtable的有参构造函数有两个，第一个构造函数有两个参数，第一个是输入的初始化容量，第二个是加载因子。Entry数组的容量为输入的容量参数。而Hashtable的容量是initialCapacity * loadFactor和Integer.MAX_VALUE - 7的较小值。对于一个参数构造器是默认加载因子为0.75。

modCount是用来实现fail-fast机制的。modCount指的是修改次数，对Hashtable内容的修改都将增加这个值，在迭代过程中判断modCount是否于expectedCount相等，如果不相等就代表有其他线程修改了Map，这就是fail-fast机制。

2. HashMap的介绍

HashMap是一个非线程安全的容器，HashMap继承AbstractMap<K,V>抽象类，实现Map<K,V>和Serializable接口。HashMap也是通过使用拉链法解决哈希冲突。

2.1 HashMap的底层数据结构

在jdk1.8之前HashMap是由数组+链表组成，数组存储不同的哈希码的数据，但是如果发生hash冲突，那就使用链表存储发生哈希冲突的数据。在jdk1.8之后，当链表的和长度大于阈值（默认为8）时将链表转化为红黑树，但是如果数组长度小于64，那会先对数组进行扩容，解决哈希冲突。

2.2 HashMap和HashTable的区别

HashMap是一个非线程安全的容器，HashTable是一个线程安全的容器。

HashMap的底层数据结构是数组+链表/红黑树，而HashTable的底层数据结构是数组+链表

HashMap可以存储null的key和value，但是null作为键只有一个，null作为值可以有多个。Hashtable不允许有null键和null值。

3. ConcurrentHashMap的介绍

ConcurrentHashMap是一个线程安全的Map，底层存储是通过Node数组+链表/红黑树进行存储的。下图是ConcurrentHashMap的继承结构。ConcurrentHashMap通过使用cas加锁的机制实现了线程安全。

3.1 ConcurrentHashMap和HashTable的区别

ConcurrentHashMap的线程安全是通过Synchronized 锁加 CAS 的机制实现的，而HashTable是通过Synchronized关键字实现。

两者的底层存储也不一样，ConcurrentHashMap是通过Node数组+链表/红黑树，HashTable是通过数组加链表实现的。