Java HashMap和Hashtable的原理和区别

最新推荐文章于 2022-04-15 14:04:55 发布

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#java #数据结构与算法

本文详细对比了Java中HashMap与Hashtable的原理与区别，包括数据结构、存取元素方式及线程安全性等内容。

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Java HashMap和Hashtable的原理和区别

1、概述：HashMap 基于哈希表<key,value>,实现Map接口，接受null的键和值，不允许重复的key，但允许重复的value，即不同的key可以对应相同的value值，非线程安全，Hashtable和HashMap非常类似，同样实现了Map接口，但是Hashtable不接受null的键和值，Hashtable是线程安全的，Java 5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的扩展性更好。

2、数据结构：数组和链表的结合。本身是一个数组，数组中的元素是链表。如图所示：

数组中存储的是链表的头结点，元素存储到数组中的规则是：一般情况是通过hash(key)%len获得，也就是元素的key的哈希值对数组长度取模得到。

HashMap和Hashtable里面有一个静态内部类Entry，其重要属性包括key，value，next，从这些属性就可以看出这是对键值对实现的一个基础bean，所以HashMap和Hashtable是一个线性数组Entry[]

3、存数据

键值对A，通过计算key的hash值得到index，则该元素存储在Entry[index]，当有键值对B获得的index相同时，上面我们提到过Entry类里面有一个next属性，作用是指向下一个Entry，所以HashMap会这样做:B.next = A,Entry[index] = B,如果又进来C,index也相同,那么C.next = B,Entry[index] = C，数组中存储的是最后插入的元素（注：HashMap和Hashtable里面设置一个加载因子，随着map的size越来越大，Entry[]会根据加载因子以一定的规则加长长度。）

4、取元素，先根据key值获取到键值对在数组中的下标，然后再遍历该下标处的链表。

5、null key总是存放在Entry[]数组的第一个元素。

6、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。

注：“快速失败”也就是fail-fast，它是Java集合的一种错误检测机制。当多个线程对集合进行结构上的改变的操作时，有可能会产生fail-fast机制。记住是有可能，而不是一定。例如：假设存在两个线程（线程1、线程2），线程1通过Iterator在遍历集合A中的元素，在某个时候线程2修改了集合A的结构（是结构上面的修改，而不是简单的修改集合元素的内容），那么这个时候程序就会抛出 ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast机制。