转载:

http://www.importnew.com/24822.html

1.时间

2. 作者

以下是HashTable的作者:

1

2

3

4

5

以下代码及注释来自java.util.HashTable

* @author Arthur van Hoff

* @author Josh Bloch

* @author Neal Gafter

以下是HashMap的作者:

1

2

3

4

5

6

以下代码及注释来自java.util.HashMap

* @author Doug Lea

* @author Josh Bloch

* @author Arthur van Hoff

* @author Neal Gafter

可以看到HashMap的作者多了大神Doug Lea。不了解Doug Lea的,可以看这里。

3. 对外的接口(API)

HashMap和HashTable都是基于哈希表来实现键值映射的工具类。讨论他们的不同,我们首先来看一下他们暴露在外的API有什么不同。

3.1 Public Method

下面两张图,我画出了HashMap和HashTable的类继承体系,并列出了这两个类的可供外部调用的公开方法。

从图中可以看出,两个类的继承体系有些不同。虽然都实现了Map、Cloneable、Serializable三个接口。但是HashMap继承自抽象类AbstractMap,而HashTable继承自抽象类Dictionary。其中Dictionary类是一个已经被废弃的类,这一点我们可以从它代码的注释中看到:

1

2

3

4

以下代码及注释来自java.util.Dictionary

* <strong>NOTE: This class is obsolete. New implementations should

* implement the Map interface, rather than extending this class.</strong>

同时我们看到HashTable比HashMap多了两个公开方法。一个是elements,这来自于抽象类Dictionary,鉴于该类已经废弃,所以这个方法也就没什么用处了。另一个多出来的方法是contains,这个多出来的方法也没什么用,因为它跟containsValue方法功能是一样的。代码为证:

 //以下代码及注释来自java.util.HashTablepublic synchronized boolean contains(Object value) {if (value == null) {throw new NullPointerException();}Entry tab[] = table;for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {if (e.value.equals(value)) {return true;}}}return false;}public boolean containsValue(Object value) {return contains(value);}

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

以下代码及注释来自java.util.HashTable

 public synchronized boolean contains(Object value) {

     if (value == null) {

         throw new NullPointerException();

     }

     Entry tab[] = table;

     for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {

         for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {

             if (e.value.equals(value)) {

                 return true;

             }

         }

     }

     return false;

 }

 public boolean containsValue(Object value) {

     return contains(value);

 }

所以从公开的方法上来看,这两个类提供的,是一样的功能。都提供键值映射的服务,可以增、删、查、改键值对,可以对建、值、键值对提供遍历视图。支持浅拷贝,支持序列化。

3.2 Null Key & Null Value

HashMap是支持null键和null值的,而HashTable在遇到null时,会抛出NullPointerException异常。这并不是因为HashTable有什么特殊的实现层面的原因导致不能支持null键和null值,这仅仅是因为HashMap在实现时对null做了特殊处理,将null的hashCode值定为了0,从而将其存放在哈希表的第0个bucket中。我们一put方法为例,看一看代码的细节:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

41

以下代码及注释来自java.util.HashTable

public synchronized V put(K key, V value) {

    // 如果value为null,抛出NullPointerException

    if (value == null) {

        throw new NullPointerException();

    }

    // 如果key为null,在调用key.hashCode()时抛出NullPointerException

    // ...

}

以下代码及注释来自java.util.HasMap

public V put(K key, V value) {

    if (table == EMPTY_TABLE) {

        inflateTable(threshold);

    }

    // 当key为null时,调用putForNullKey特殊处理

    if (key == null)

        return putForNullKey(value);

    // ...

}

private V putForNullKey(V value) {

    // key为null时,放到table[0]也就是第0个bucket中

    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {

        if (e.key == null) {

            V oldValue = e.value;

            e.value = value;

            e.recordAccess(this);

            return oldValue;

        }

    }

    modCount++;

    addEntry(0, null, value, 0);

    return null;

}

4. 实现原理

本节讨论HashMap和HashTable在数据结构和算法层面,有什么不同。

4.1 数据结构

HashMap和HashTable都使用哈希表来存储键值对。在数据结构上是基本相同的,都创建了一个继承自Map.Entry的私有的内部类Entry,每一个Entry对象表示存储在哈希表中的一个键值对。

Entry对象唯一表示一个键值对,有四个属性:

-K key 键对象
-V value 值对象
-int hash 键对象的hash值
-Entry entry 指向链表中下一个Entry对象,可为null,表示当前Entry对象在链表尾部

可以说,有多少个键值对,就有多少个Entry对象,那么在HashMap和HashTable中是怎么存储这些Entry对象,以方便我们快速查找和修改的呢?请看下图。

上图画出的是一个桶数量为8,存有5个键值对的HashMap/HashTable的内存布局情况。可以看到HashMap/HashTable内部创建有一个Entry类型的引用数组,用来表示哈希表,数组的长度,即是哈希桶的数量。而数组的每一个元素都是一个Entry引用,从Entry对象的属性里,也可以看出其是链表的节点,每一个Entry对象内部又含有另一个Entry对象的引用。

这样就可以得出结论,HashMap/HashTable内部用Entry数组实现哈希表,而对于映射到同一个哈希桶(数组的同一个位置)的键值对,使用Entry链表来存储(解决hash冲突)。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

以下代码及注释来自java.util.HashTable

/**

 * The hash table data.

 */

private transient Entry<K,V>[] table;

以下代码及注释来自java.util.HashMap

/**

 * The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.

 */

transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;

从代码可以看到,对于哈希桶的内部表示,两个类的实现是一致的。

4.2 算法

上一小节已经说了用来表示哈希表的内部数据结构。HashMap/HashTable还需要有算法来将给定的键key,映射到确定的hash桶(数组位置)。需要有算法在哈希桶内的键值对多到一定程度时,扩充哈希表的大小(数组的大小)。本小节比较这两个类在算法层面有哪些不同。

初始容量大小和每次扩充容量大小的不同。先看代码:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

以下代码及注释来自java.util.HashTable

// 哈希表默认初始大小为11

public Hashtable() {

    this(11, 0.75f);

}

protected void rehash() {

    int oldCapacity = table.length;

    Entry<K,V>[] oldMap = table;

    // 每次扩容为原来的2n+1

    int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;

    // ...

}

以下代码及注释来自java.util.HashMap

// 哈希表默认初始大小为2^4=16

static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

    // 每次扩充为原来的2n

    if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {

       resize(2 * table.length);

}

可以看到HashTable默认的初始大小为11,之后每次扩充为原来的2n+1。HashMap默认的初始化大小为16,之后每次扩充为原来的2倍。还有我没列出代码的一点,就是如果在创建时给定了初始化大小,那么HashTable会直接使用你给定的大小,而HashMap会将其扩充为2的幂次方大小。

也就是说HashTable会尽量使用素数、奇数。而HashMap则总是使用2的幂作为哈希表的大小。我们知道当哈希表的大小为素数时,简单的取模哈希的结果会更加均匀(具体证明,见这篇文章),所以单从这一点上看,HashTable的哈希表大小选择,似乎更高明些。但另一方面我们又知道,在取模计算时,如果模数是2的幂,那么我们可以直接使用位运算来得到结果,效率要大大高于做除法。所以从hash计算的效率上,又是HashMap更胜一筹。

所以,事实就是HashMap为了加快hash的速度,将哈希表的大小固定为了2的幂。当然这引入了哈希分布不均匀的问题,所以HashMap为解决这问题,又对hash算法做了一些改动。具体我们来看看,在获取了key对象的hashCode之后,HashTable和HashMap分别是怎样将他们hash到确定的哈希桶(Entry数组位置)中的。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

以下代码及注释来自java.util.HashTable

// hash 不能超过Integer.MAX_VALUE 所以要取其最小的31个bit

int hash = hash(key);

int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

// 直接计算key.hashCode()

private int hash(Object k) {

    // hashSeed will be zero if alternative hashing is disabled.

    return hashSeed ^ k.hashCode();

}

以下代码及注释来自java.util.HashMap

int hash = hash(key);

int i = indexFor(hash, table.length);

// 在计算了key.hashCode()之后,做了一些位运算来减少哈希冲突

final int hash(Object k) {

    int h = hashSeed;

    if (0 != h && k instanceof String) {

        return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);

    }

    h ^= k.hashCode();

    // This function ensures that hashCodes that differ only by

    // constant multiples at each bit position have a bounded

    // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);

    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);

}

// 取模不再需要做除法

static int indexFor(int h, int length) {

    // assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";

    return h & (length-1);

}

正如我们所言,HashMap由于使用了2的幂次方,所以在取模运算时不需要做除法,只需要位的与运算就可以了。但是由于引入的hash冲突加剧问题,HashMap在调用了对象的hashCode方法之后,又做了一些位运算在打散数据。关于这些位计算为什么可以打散数据的问题,本文不再展开了。感兴趣的可以看这里。

如果你有细心读代码,还可以发现一点,就是HashMap和HashTable在计算hash时都用到了一个叫hashSeed的变量。这是因为映射到同一个hash桶内的Entry对象,是以链表的形式存在的,而链表的查询效率比较低,所以HashMap/HashTable的效率对哈希冲突非常敏感,所以可以额外开启一个可选hash(hashSeed),从而减少哈希冲突。因为这是两个类相同的一点,所以本文不再展开了,感兴趣的看这里。事实上,这个优化在JDK 1.8中已经去掉了,因为JDK 1.8中,映射到同一个哈希桶(数组位置)的Entry对象,使用了红黑树来存储,从而大大加速了其查找效率。

5. 线程安全

我们说HashTable是同步的,HashMap不是,也就是说HashTable在多线程使用的情况下,不需要做额外的同步,而HashMap则不行。那么HashTable是怎么做到的呢?

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

以下代码及注释来自java.util.HashTable

public synchronized V get(Object key) {

    Entry tab[] = table;

    int hash = hash(key);

    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

    for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {

        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {

            return e.value;

        }

    }

    return null;

}

public Set<K> keySet() {

    if (keySet == null)

        keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);

    return keySet;

}

可以看到,也比较简单,就是公开的方法比如get都使用了synchronized描述符。而遍历视图比如keySet都使用了Collections.synchronizedXXX进行了同步包装。

6. 代码风格

从我的品位来看,HashMap的代码要比HashTable整洁很多。下面这段HashTable的代码,我就觉着有点混乱,不太能接受这种代码复用的方式。

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

以下代码及注释来自java.util.HashTable

/**

 * A hashtable enumerator class.  This class implements both the

 * Enumeration and Iterator interfaces, but individual instances

 * can be created with the Iterator methods disabled.  This is necessary

 * to avoid unintentionally increasing the capabilities granted a user

 * by passing an Enumeration.

 */

private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> {

    Entry[] table = Hashtable.this.table;

    int index = table.length;

    Entry<K,V> entry = null;

    Entry<K,V> lastReturned = null;

    int type;

    /**

     * Indicates whether this Enumerator is serving as an Iterator

     * or an Enumeration.  (true -> Iterator).

     */

    boolean iterator;

    /**

     * The modCount value that the iterator believes that the backing

     * Hashtable should have.  If this expectation is violated, the iterator

     * has detected concurrent modification.

     */

    protected int expectedModCount = modCount;

    Enumerator(int type, boolean iterator) {

        this.type = type;

        this.iterator = iterator;

    }

    

    //...

}

7. HashTable已经被淘汰了,不要在代码中再使用它。

以下描述来自于HashTable的类注释:

If a thread-safe implementation is not needed, it is recommended to use HashMap in place of Hashtable. If a thread-safe highly-concurrent implementation is desired, then it is recommended to use java.util.concurrent.ConcurrentHashMap in place of Hashtable.

简单来说就是,如果你不需要线程安全,那么使用HashMap,如果需要线程安全,那么使用ConcurrentHashMap。HashTable已经被淘汰了,不要在新的代码中再使用它。

8. 持续优化

虽然HashMap和HashTable的公开接口应该不会改变,或者说改变不频繁。但每一版本的JDK,都会对HashMap和HashTable的内部实现做优化,比如上文曾提到的JDK 1.8的红黑树优化。所以,尽可能的使用新版本的JDK吧,除了那些炫酷的新功能,普通的API也会有性能上有提升。

为什么HashTable已经淘汰了,还要优化它?因为有老的代码还在使用它,所以优化了它之后,这些老的代码也能获得性能提升。

HashTable和HashMap的区别相关推荐

  1. HashTable和HashMap的区别详解

    HashTable和HashMap的区别详解 一.HashMap简介 HashMap是基于哈希表实现的,每一个元素是一个key-value对,其内部通过单链表解决冲突问题,容量不足(超过了阀值)时,同 ...

  2. HashTable和HashMap的区别(网上整理)

    1.hashtable是继承自陈旧的Dictionary类的,而hashmap继承自AbstractMap类的同时对Java1.2引进的Map接口进行了实现. 2.hashtable的方法是同步的,而 ...

  3. 五、Hashtable与HashMap的区别

    HashMap不是线程安全的,HashTable是线程安全.HashMap允许空(null)的键和值(key),HashTable则不允许.HashMap性能优于Hashtable. Map 1.Ma ...

  4. Hashtable 和 HashMap 的区别

    2019独角兽企业重金招聘Python工程师标准>>> 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 Dic ...

  5. Hashtable和HashMap的区别:

    1.Hashtable是Dictionary的子类,HashMap是Map接口的一个实现类: 2.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.即是说,在多线程应 ...

  6. 【转】HashTable 和 HashMap的区别

    这个问题是阿里巴巴面试的时候遇到的.说到底兜了半天,他还是想问线程安全问题...我擦,我没那方面经验. from:http://java.ccidnet.com/art/297/20060428/53 ...

  7. java基础之HashTable和HashMap的区别

    1.类继承关系 public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cl ...

  8. hashtable和hashmap的区别?

    相同点: 1.都实现了map接口 2.都是键值对的方式存储 3.都是通过单链表解决冲突的 4. 都实现了Serializable接口和Cloneable接口,因此它支持序列化和被克隆. 不同点: 1. ...

  9. hashmap原理_HashMap和HashTable底层原理以及区别

    HashMap底层原理 哈希表:在哈希表中进行添加,删除,查找等操作,性能十分之高,不考虑哈希冲突的情况下,仅需一次定位即可完成,时间复杂度为O(1). 数据结构的物理存储结构只有两种:顺序存储结构和 ...

最新文章

  1. 西瓜书_学习任务_更新至9.5号
  2. 聊聊flink的NetworkEnvironmentConfiguration
  3. PMCAFF | 锤子科技产品经理朱萧木介绍 Smartisan OS 2.0 语音搜索功能
  4. 机器学习中的凸优化理论
  5. SDWebImage源码阅读(九)SDWebImageDownloader
  6. Windows消息机制详解-6
  7. 下载安装webstrom及激活
  8. 十年总结,一个JAVA人的十年人生路
  9. React开发(229):react删除的实现
  10. 如何使用websocket实现前后端通信
  11. 学英语---(2)脱口而出100句经典英语口语
  12. gdal mysql乱码_GDAL读取S-57海图数据中文属性值乱码问题解决(续)
  13. 模型预测控制的缺点_【电子技术】【2018.01】模型预测控制FPGA实现的协同设计...
  14. 夜神模拟器和虚拟机(docker) 在windows上设置不兼容
  15. 计算机视觉论文速递(三)YOLO-Pose:《Enhancing YOLO for Multi Person Pose .....》实时性高且易部署的姿态估计模型
  16. HTML设置水平分割线
  17. 校准品,标准品和质控品的区别
  18. Revit 二次开发之安装包的制作
  19. Particle for alexa smart home skill (1)
  20. vue-element-admin 修改默认的全局字体尺寸为mini

热门文章

  1. js回调函数(超详细)
  2. 冒泡排序法java代码
  3. 微信视频号知识付费领域哪些比较好做:国仁楠哥
  4. el-upload实现上传图片前将白底图转换为透明图
  5. CAD画图完成后怎么添加文字内容
  6. matlab树莓派usb摄像头,求 问Simulink做树莓派摄像头显示的一些问题
  7. easypoi实现动态表头导出
  8. amebaZ2 Ameba-Z II RTL8720CN 8720CN
  9. Java 线程安全问题及线程锁(读书笔记)
  10. svn多项目多仓库实例