Hashtable 和 HashMap 的区别

1. 类定义

这个从源码中可以直接看出来，HashMap 继承自 AbstractMap，而 Hashtabl 继承自 Dictionary。

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

2. 线程安全性

Hashtable 在很多方法定义时都会加上 synchronized 关键字，说明 Hashtabl 是线程安全的，而 HashMap 并不能保证线程安全。

public synchronized int size();
public synchronized boolean isEmpty();
public synchronized boolean contains(Object o);
public synchronized V get(Object key);
public synchronized V put(K key, V value);
...

3. key 和 value 是否允许 null

在 Hashtable 添加元素源码中，我们可以发现，如果添加元素的 value 为 null 时，会抛出 NullPointerException。在程序内部，有这样一行代码 int hash = key.hashCode ，如果添加的 key 为 null 时，此时也会抛出空指针异常，因此，在 Hashtable 中，是不允许 key 和 value 为 null 的。

public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

而在 HashMap 的 put 方法中，调用了 putVal 方法（1.8 版本中），该方法需要有一个 int 类型的 hash 值，这个值是利用内部的 hash 方法产生的。从下面的源代码可以看出，当 key 为 null 时，返回的 hash 值为 0，说明在 HashMap 中是允许 key=null 的情况存在的。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict){
}

static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

4. 是否提供 contains 方法

从 HashMap 的 API 可以看出，它只包含 containsKey 和 containsValue 方法。而 Hashtable 还包含了 contains 方法。

HashMap 中把 contains 方法去掉的原因主要它容易引起混淆，不如 containsKey 和 containsValue 表达的准确。

而 Hashtable 中 contains 方法也是调用 containsKey 方法来实现的。

public boolean contains(Object o) {
     return containsKey(o);
}

5. 初始容量

Hashtable 初始容量为 11，默认的负载因子为 0,.75。HashMap 定义了两个常量在对容器进行初始化会用到，可以看到其初始容量为 16，默认的负载因子也是为 0.75.

//---------------------Hashtable-----------------------------
public Hashtable() {
     this(11, 0.75f);
}
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;
    // 这里对桶进行初始化
    table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
    threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
//---------------------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;

6. 扩容程度

Hashtable 扩容时调用 rehash 方法，增加容器容量的代码在下面。从中可以看出，最终的容量是 newCapacity ，如果该变量在没有大于 MAX_ARRAY_SIZE（静态变量，内部定义为 Integer.MAX_VALUE - 8） 之前，都是按照 oldCapacity*2 + 1 的速度增加的。

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];

在 HashMap 中，扩容主要是通过 resize 方法实现的，其扩容的代码是这样的 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];，可见是跟 newCap 变量有关，在正常情况下，newCapa 是按照 oldCap<<1 的速度，即每次长度变为原来的两倍增长的。

 if (oldCap > 0) {
 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return oldTab;
    }
    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);
}

7. 迭代器

本段话摘自 http://www.cnblogs.com/alexlo/archive/2013/03/14/2959233.html

HashMap 的迭代器(Iterator) 是 fail-fast 迭代器，而 Hashtable 的 enumerator 迭代器不是 fail-fast 的。所以当有其它线程改变了 HashMap 的结构（增加或者移除元素），将会抛出 ConcurrentModificationException，但迭代器本身的 remove() 方法移除元素则不会抛出 ConcurrentModificationException 异常。但这并不是一个一定发生的行为，要看 JVM 。这条同样也是 Enumeration 和 Iterator 的区别。关于 fail-fast 机制可以查看这篇文章。

8. hash 算法

一下下这段分析摘自：https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/7233201.html
hash 算法是将元素定位到相对应桶的位置上，在 Hashtable 中，是这样实现 hash 算法的。因为 Hashtable 中，其桶扩容之后长度为奇数，这种方式的哈希取模会更加均匀（这点还是不清楚为什么）。

int hash = key.hashCode();
// hash 不能超过 Integer.MAX_VALUE，所以要取其最小的 32 个 bit
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

在 JDK 1.8 版本中，HashMap 的 hash 方法如下。

static final int hash(Object key){
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

final V putValu(int hash,K key,V value,boolean onlyIfAbsent,boolean evict){
    ...
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    ...
} 

• 其首先是获取该对象的 hashCode 值，然后将 hashCode 值右移 16 位，然后将右移后的值与原来的 hashCode 做 异或 运算，返回结果。
• 在 putVal 中，通过 (n-1)&hash 获取该对象的键在 hashmap 中的位置。（其中 hash 就是通过 hash 方法获得的值），n 表示 hash 桶数组的长度，并且该长度为 2 的 n 次方。

通常声明 map 集合时不会指定大小，或者初始化的时候就创建一个容量很大的map 对象，所以这个通过容量大小与 key 值进行 hash 的算法在开始的时候只会对低位进行计算，虽然容量的 2 进制高位一开始都是 0，但是 key 的 2 进制高位通常是有值的，因此先在 hash 方法中将 key 的 hashCode 右移 16 位在与自身异或，使得高位也可以参与hash，更大程度上减少了碰撞率。