HashMap和Hashtable探究

java.util包中有一个Map接口，此接口主要有四个常用的实现类，分别是HashMap、Hashtable、LinkedHashMap和TreeMap。其中Hashtable显得有点异样，本文主要探究HashMap和Hashtable的不同。

HashMap和Hashtable?

继承不同

从上图可以看出，HashMap继承自Map接口的一个实现类AbstractMap，而Hashtable则继承自Dictionary，同时实现了Map接口。

是否允许空值？

• HashMap允许一个键为null，允许多个值为null。
• Hashtable的键和值都必须非空
  HashMap中key若为null则其的hash值为0，因为不能有重复的hash码，所以只能有一条记录的键为null,值则没有要求。而hashtable中，当需要key的hash码时直接用key.hashcode()来返回hash码，所以key不能为null。值不能为null是因为在put的时候就过滤了，hash map没有过滤值为null的元素。
  具体来说：

HashMap中计算key的hash值：

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

HashMap的put函数：

 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) {
        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);
        else {
        //出于篇幅考虑省略putVal的余下代码

可以看到，HashMap并没有为添加的Map做非空的过滤。而ConcurrentHashMap以及Hashtable都做了此过滤。
ConcurrentHashMap的put方法：

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

    /** Implementation for put and putIfAbsent */
    final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        //出于篇幅考虑省略余下代码

Hashtable的put方法：

 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;
        //出于篇幅考虑省略余下代码

可以看到hashtable中计算hash值时直接用key.hashcode()。key若为空则抛出空指针异常。故而，Hashtable中键和值都不能为null。

线程安全？

HashMap是线程不安全的，Hashtable是线程安全的，但并发性不如ConcurrentHashMap，因为ConcurrentHashMap引入了分段锁。
具体来说是这样的，看看Hashtable中其中一个方法：

public synchronized V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {
        V result = get(key);
        return (null == result) ? defaultValue : result;
    }

Hashtable简单粗暴地使用了synchronized关键字来保证线程安全。这种策略在并发条件下显得很低效，因为当一个线程调用Hashtable的put时，其他线程不但不能使用put，也不能使用get来获取元素。也就是所有的线程竞争同一把锁，这在并发情况下会造成严重的阻塞。
ConcurrentHashMap是怎么做的？
ConcurrentHashMap将数据分成一段一段地存储，然后每一段分一把锁，当一个线程占用锁访问一段数据时，其他线程仍可访问其他数据段，从而大大提高了并发效率。
接下来会写一篇博文探究ConcurrentHashMap的具体实现，里面会涉及数据分段的内容。

完。