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Hashtable 和 HashMap 的區別

阿新 • • 發佈：2018-11-12

1. 類定義

這個從原始碼中可以直接看出來，HashMap 繼承自 AbstractMap，而 Hashtabl 繼承自 Dictionary。

public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java
 
.io.Serializable

2. 執行緒安全性

Hashtable 在很多方法定義時都會加上 synchronized 關鍵字，說明 Hashtabl 是執行緒安全的，而 HashMap 並不能保證執行緒安全。

public synchronized int size();
public synchronized boolean isEmpty();
public synchronized boolean contains(Object o);
public synchronized V get(Object key);
public synchronized V put(K key, V value);
...

3. key 和 value 是否允許 null

在 Hashtable 新增元素原始碼中，我們可以發現，如果新增元素的 value 為 null 時，會丟擲 NullPointerException。在程式內部，有這樣一行程式碼 int hash = key.hashCode ，如果新增的 key 為 null 時，此時也會丟擲空指標異常，因此，在 Hashtable 中，是不允許 key 和 value 為 null 的。

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;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

而在 HashMap 的 put 方法中，呼叫了 putVal 方法（1.8 版本中），該方法需要有一個 int 型別的 hash 值，這個值是利用內部的 hash 方法產生的。從下面的原始碼可以看出，當 key 為 null 時，返回的 hash 值為 0，說明在 HashMap 中是允許 key=null 的情況存在的。

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){
}

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

4. 是否提供 contains 方法

從 HashMap 的 API 可以看出，它只包含 containsKey 和 containsValue 方法。而 Hashtable 還包含了 contains 方法。

HashMap 中把 contains 方法去掉的原因主要它容易引起混淆，不如 containsKey 和 containsValue 表達的準確。

而 Hashtable 中 contains 方法也是呼叫 containsKey 方法來實現的。

public boolean contains(Object o) {
     return containsKey(o);
}

5. 初始容量

Hashtable 初始容量為 11，預設的負載因子為 0,.75。HashMap 定義了兩個常量在對容器進行初始化會用到，可以看到其初始容量為 16，預設的負載因子也是為 0.75.

//---------------------Hashtable-----------------------------
public Hashtable() {
     this(11, 0.75f);
}
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);

    if (initialCapacity==0)
        initialCapacity = 1;
    this.loadFactor = loadFactor;
    // 這裡對桶進行初始化
    table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
    threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
//---------------------HashMap-----------------------------
/**
 * The default initial capacity - MUST be a power of two.
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
 * The load factor used when none specified in constructor.
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

6. 擴容程度

Hashtable 擴容時呼叫 rehash 方法，增加容器容量的程式碼在下面。從中可以看出，最終的容量是 newCapacity ，如果該變數在沒有大於 MAX_ARRAY_SIZE（靜態變數，內部定義為 Integer.MAX_VALUE - 8） 之前，都是按照 oldCapacity*2 + 1 的速度增加的。

int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
    if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
        // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
        return;
    newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];

在 HashMap 中，擴容主要是通過 resize 方法實現的，其擴容的程式碼是這樣的 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];，可見是跟 newCap 變數有關，在正常情況下，newCapa 是按照 oldCap<<1 的速度，即每次長度變為原來的兩倍增長的。

 if (oldCap > 0) {
 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return oldTab;
    }
    else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
             oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
        newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
    newCap = oldThr;
else {               // zero initial threshold signifies using defaults
    newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}

7. 迭代器

本段話摘自 http://www.cnblogs.com/alexlo/archive/2013/03/14/2959233.html

HashMap 的迭代器(Iterator) 是 fail-fast 迭代器，而 Hashtable 的 enumerator 迭代器不是 fail-fast 的。所以當有其它執行緒改變了 HashMap 的結構（增加或者移除元素），將會丟擲 ConcurrentModificationException，但迭代器本身的 remove() 方法移除元素則不會丟擲 ConcurrentModificationException 異常。但這並不是一個一定發生的行為，要看 JVM 。這條同樣也是 Enumeration 和 Iterator 的區別。關於 fail-fast 機制可以檢視這篇文章。

8. hash 演算法

一下下這段分析摘自：https://www.cnblogs.com/xiaoxi/p/7233201.html
hash 演算法是將元素定位到相對應桶的位置上，在 Hashtable 中，是這樣實現 hash 演算法的。因為 Hashtable 中，其桶擴容之後長度為奇數，這種方式的雜湊取模會更加均勻（這點還是不清楚為什麼）。

int hash = key.hashCode();
// hash 不能超過 Integer.MAX_VALUE，所以要取其最小的 32 個 bit
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

在 JDK 1.8 版本中，HashMap 的 hash 方法如下。

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

final V putValu(int hash,K key,V value,boolean onlyIfAbsent,boolean evict){
    ...
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
    ...
}
  • 其首先是獲取該物件的 hashCode 值，然後將 hashCode 值右移 16 位，然後將右移後的值與原來的 hashCode 做 異或 運算，返回結果。
  • 在 putVal 中，通過 (n-1)&hash 獲取該物件的鍵在 hashmap 中的位置。（其中 hash 就是通過 hash 方法獲得的值），n 表示 hash 桶陣列的長度，並且該長度為 2 的 n 次方。

通常宣告 map 集合時不會指定大小，或者初始化的時候就建立一個容量很大的map 物件，所以這個通過容量大小與 key 值進行 hash 的演算法在開始的時候只會對低位進行計算，雖然容量的 2 進位制高位一開始都是 0，但是 key 的 2 進位制高位通常是有值的，因此先在 hash 方法中將 key 的 hashCode 右移 16 位在與自身異或，使得高位也可以參與hash，更大程度上減少了碰撞率。

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