关于HashMap、Hashtable、ConcurrentHashMap等区别、ConcurrentHashMap实现线程安全的知识点总结

目录

一、ArrayList、LinkedList、Vector的区别

二、HashMap和Hashtable的区别

三、HashMap和ConcurrentHashMap的区别

四、HashMap和LinkedHashMap的区别

五、HashMap是非线程安全的原因及实现线程安全的方法

六、ConcurrentHashMap实现线程安全的原理

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一、ArrayList、LinkedList、Vector的区别

1、ArrayList、LinkedList和Vector都是实现了List接口。

2、其中，ArrayList和Vector底层是用数组实现的，因此可以用序号下标来访问他们，查找的效率高，一般数组的大小比要插入的数据大数量要大。

3、LinkedList的底层使用双向链表实现的（含有头结点），因此插入和删除的效率高。

4、在多线程并发的时候，ArrayList和LinkedList是非线程安全的，并且是不同步的。Vector的所有方法都用了synchronized方法，是线程安全的，但是vector中的方法组合起来使用不是线程安全的。

 

二、HashMap和Hashtable的区别

 1、Hashtable中的方法是同步的，而HashMap中的方法在缺省情况下是非同步的。在多线程并发的环境下，可以直接使用Hashtable（Hashtable通过对整个表上锁实现线程安全，因此效率比较低），但是要使用HashMap的话就要自己增加同步处理了；

2、继承不同：Hashtable基于Dictionary类 ，HashMap基于AbstractMap，而AbstractMap基于Map接口的实现；

3、Hashtable中key和value都不允许为null，遇到null，直接返回 NullPointerException ；HashMap中key和value都允许为null，遇到key为null的时候，调用putForNullKey方法进行处理，而对value没有处理；

4、两个遍历方式的内部实现上不同。Hashtable、HashMap都使用了Iterator。而由于历史原因，Hashtable还使用了Enumeration的方式；

5、Hashtable中hash数组默认大小是11，扩充方式是old*2+1 ；HashMap中hash数组的默认大小是16，而且一定是2的指数。

 

三、HashMap和ConcurrentHashMap的区别

1、Hashmap本质是数组加链表。根据key取得hash值，然后计算出数组下标，如果多个key对应到同一个下标，就用链表串起来，新插入的在前面。在多线程环境下，使用HashMap进行put操作会引起死循环，导致CPU利用率接近100%，所以HashMap是线程不安全的；

2、ConcurrentHashMap：在HashMap的基础上，ConcurrentHashMap将数据分为多个segment，默认16个（concurrency level），然后每次操作对一个segment加锁，避免多线程锁的几率，实现线程安全，提高并发效率。

 

四、HashMap和LinkedHashMap的区别

1、LinkedHashMap有序的，有插入顺序和访问顺序 ，HashMap无序的；

2、LinkedHashMap内部维护着一个运行于所有条目的双向链表 ，HashMap内部维护着一个单链表。

总结归纳：linkedMap在于存储数据你想保持进入的顺序与被取出的顺序一致的话，优先考虑LinkedMap，HashMap键只能允许一条为空，value可以允许为多条为空，键唯一，但值可以多个。

 

五、HashMap是非线程安全的原因及实现线程安全的方法

原文地址：https://blog.youkuaiyun.com/qq_39940205/article/details/80539079

线程不安全的原因:

在多线程环境下，假设有容器map，其存储的情况如下图所示（淡蓝色为已有数据）。

此时的map已经达到了扩容阈值12（16 * 0.75 = 12），而此时线程A与线程B同时对map容器进行插入操作，那么都需要扩容。此时可能出现的情况如下：线程A与线程B都进行了扩容，此时便有两个新的table，那么再赋值给原先的table变量时，便会出现其中一个newTable会被覆盖，假如线程B扩容的newTable覆盖了线程A扩容的newTable，并且是在A已经执行了插入操作之后，那么就会出现线程A的插入失效问题，也即是如下图中的两个table只能有一个会最后存在，而其中一个插入的值会被舍弃的问题。

这便是HashMap的线程不安全性，当然这只是其中的一点。而要消除这种隐患，则可以加锁或使用HashTable和ConcurrentHashMap这样的线程安全类，但是HashTable不被建议使用，推荐使用ConcurrentHashMap容器。

那么怎么才能让HashMap变成线程安全的呢？

可以通过以下三种方法来实现：

1.替换成Hashtable，Hashtable通过对整个表上锁实现线程安全，因此效率比较低；（不推荐）

2.使用Collections类的synchronizedMap方法包装一下。方法如下：

public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)  返回由指定映射支持的同步（线程安全的）映射；

3.使用ConcurrentHashMap，它使用分段锁来保证线程安全，效率高，推荐使用。

 

六、ConcurrentHashMap实现线程安全的原理

ConcurrentHashMap将数据分别放到多个Segment中，默认16个，每一个Segment中又包含了多个HashEntry列表数组，

对于一个key，需要经过三次hash操作，才能最终定位这个元素的位置，这三次hash分别为：

1. 对于一个key，先进行一次hash操作，得到hash值h1，也即h1 = hash1(key)；
2. 将得到的h1的高几位进行第二次hash，得到hash值h2，也即h2 = hash2(h1高几位)，通过h2能够确定该元素的放在哪个Segment；
3. 将得到的h1进行第三次hash，得到hash值h3，也即h3 = hash3(h1)，通过h3能够确定该元素放置在哪个HashEntry。

每一个Segment都拥有一个锁，当进行写操作时，只需要锁定一个Segment，而其它Segment中的数据是可以访问的。

总结：ConcurrentHashMap将数据分为多个segment，默认16个（concurrency level），然后每次操作对一个segment加锁，避免多线程锁的几率，提高并发效率。