HashTable, HashSet, HashMap的区别

本文深入解析了Java中哈希算法的基本原理,重点阐述了hashCode()和equals()方法的作用,并通过实例详细对比了HashMap, HashSet, HashTable三大类在实现和用途上的异同。

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hash是一种很常见也很重要的数据结构,是用hash函数根据键值(key)计算出存储地址,以便直接访问。由完美hash函数(即键值和地址是一一对应的)计算出的地址,在访问时,时间复杂度为O(1)。

java的Object对象提供了hashCode()这个方法,该方法返回一个hash值。对于变量,该方法一般返回该变量的内存地址。在使用java的HashMap对象时,该方法和equals()方法一起使用,要确保equals()返回true时,hashCode()能返回同样的值;实现这点,一般要重写对象的hashCode()/equals()方法。

关于hash,java提供了三个类HashMap, HashSet, HashTable,他们的区别如下:

1. HashSet、HashTable实质使用HashMap实现的;

2. 在HashSet中,有如下定义:

        private final static Object dummy = new Object();
	public boolean add(Object obj){
	        return map.put(obj, dummy) == null;
        }
         即插入HashSet中的值,为HashMap中的key,所有的key对应的value均为dummy。

   3. HashTable继承于Dictionary类,与HashMap的主要的不同是HashTable是同步的(synchronize)并且不允许null值操作(key 和value均不能为null);在多线程访问时,不需要为他的方法实现同步,而HashMap必须为之提供外同步。


### HashtableHashMap HashSet 的主要差异 #### 1. 同步机制 Hashtable 是线程安全的,所有的方法都是同步的。这意味着多个线程可以并发访问同一个 Hashtable 实例而不会引发数据不一致的问题[^1]。 相比之下,HashMap 不是线程安全的,在多线程环境下可能会遇到数据竞争条件。如果需要在多线程环境中使用 HashMap,则必须通过外部手段来保证其线程安全性[^4]。 对于 HashSet 来说,它本身不是线程安全的数据结构。然而,可以通过 `Collections.synchronizedSet()` 方法将其转换成线程安全的形式[^5]。 #### 2. Null 键值的支持情况 Hashtable 完全不允许 null 值作为键或值存在;任何尝试插入含有 null 的条目都会抛出 NullPointerException 异常。 而在 HashMap 中,允许一条记录拥有 null 键以及任意数量的 null 值。这使得 HashMap 更加灵活适用于不同的应用场景。 至于 HashSet,只存储唯一元素而不涉及键的概念,因此不存在 "null 键" 这种说法。但是 HashSet 可以包含一个唯一的 null 元素[^2]。 #### 3. 性能表现 由于 Hashtable 提供了内置的同步特性,默认情况下它的性能会低于非同步化的 HashMap。当不需要考虑线程安全问题时,通常推荐使用后者以获得更好的执行效率。 另一方面,HashSet 主要用于快速查找是否存在某个特定元素的操作上,并不具备像 Map 接口那样定义的一系列映射关系管理功能。 ```java // 创建不同类型的集合实例 Map<String, String> hashMap = new HashMap<>(); Map<String, String> hashTable = new Hashtable<>(); Set<String> hashSet = new HashSet<>(); hashMap.put(null, "value"); // 支持null键 hashTable.put("key", "value"); // 不支持null键 hashSet.add("element"); ```
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