面試題：HashMap HashTable ConcurrentHashMap區別

阿新 • • 發佈：2019-01-16

1. Hashtable 和 HashMap

（1）區別，這兩個類主要有以下幾方面的不同：
Hashtable和HashMap都實現了Map介面，但是Hashtable的實現是基於Dictionary抽象類。

在HashMap中，null可以作為鍵，這樣的鍵只有一個；可以有一個或多個鍵所對應的值為null。
當get()方法返回null值時，即可以表示 HashMap中沒有該鍵，也可以表示該鍵所對應的值為null。
因此，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵，而應該用containsKey()方法來判斷。
而在Hashtable中，無論是key還是value都不能為null 。

這兩個類最大的不同在於：
（1）Hashtable是執行緒安全的，它的方法是同步了的，可以直接用在多執行緒環境中。
（2）而HashMap則不是執行緒安全的。在多執行緒環境中，需要手動實現同步機制。

因此，在Collections類中提供了一個方法返回一個同步版本的HashMap用於多執行緒的環境：
Java程式碼
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {
return new SynchronizedMap<K,V>(m);
}
該方法返回的是一個SynchronizedMap 的例項。

SynchronizedMap類是定義在Collections中的一個靜態內部類。
它實現了Map介面，並對其中的每一個方法實現，通過synchronized 關鍵字進行了同步控制。

2. 潛在的執行緒安全問題
上面提到Collections為HashMap提供了一個併發版本SynchronizedMap。
這個版本中的方法都進行了同步，但是這並不等於這個類就一定是執行緒安全的。
在某些時候會出現一些意想不到的結果。
如下面這段程式碼：
Java程式碼
// shm是SynchronizedMap的一個例項
if(shm.containsKey('key')){
shm.remove(key);

}
這段程式碼用於從map中刪除一個元素之前判斷是否存在這個元素。
這裡的containsKey和reomve方法都是同步的，但是整段程式碼卻不是。

考慮這麼一個使用場景：
執行緒A執行了containsKey方法返回true，準備執行remove操作；
這時另一個執行緒B開始執行，同樣執行了containsKey方法返回true，並接著執行了remove操作；
然後執行緒A接著執行remove操作時發現此時已經沒有這個元素了。
要保證這段程式碼按我們的意願工作，一個辦法就是對這段程式碼進行同步控制，但是這麼做付出的代價太大。

在進行迭代時這個問題更改明顯。Map集合共提供了三種方式來分別返回鍵、值、鍵值對的集合：
Java程式碼
Set<K> keySet()；

Collection<V> values()；

Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()；

在這三個方法的基礎上，我們一般通過如下方式訪問Map的元素：
Java程式碼
Iterator keys = map.keySet().iterator();

while(keys.hasNext()){
map.get(keys.next());
}

在這裡，有一個地方需要注意的是：得到的keySet和迭代器都是Map中元素的一個“檢視”，而不是“副本” 。
問題也就出現在這裡，當一個執行緒正在迭代Map中的元素時，另一個執行緒可能正在修改其中的元素。
此時，在迭代元素時就可能會丟擲 ConcurrentModificationException異常。

為了解決這個問題通常有兩種方法，
（1）一是直接返回元素的副本，而不是檢視。這個可以通過
集合類的 toArray() 方法實現，但是建立副本的方式效率比之前有所降低，
特別是在元素很多的情況下；
（2）另一種方法就是在迭代的時候鎖住整個集合，這樣的話效率就更低了。

3. 更好的選擇：ConcurrentHashMap

java5中新增了ConcurrentMap介面和它的一個實現類ConcurrentHashMap。

ConcurrentHashMap提供了和Hashtable以及SynchronizedMap中所不同的鎖機制。
Hashtable中採用的鎖機制是一次鎖住整個hash表，從而同一時刻只能由一個執行緒對其進行操作；
而ConcurrentHashMap中則是一次鎖住一個桶。
ConcurrentHashMap預設將hash表分為16個桶，諸如get,put,remove等常用操作只鎖當前需要用到的桶。
這樣，原來只能一個執行緒進入，現在卻能同時有16個寫執行緒執行，併發效能的提升是顯而易見的。

上面說到的16個執行緒指的是寫執行緒，而讀操作大部分時候都不需要用到鎖。只有在size等操作時才需要鎖住整個hash表。

在迭代方面，ConcurrentHashMap使用了一種不同的迭代方式。
在這種迭代方式中，當iterator被建立後集合再發生改變就不再是丟擲ConcurrentModificationException，
取而代之的是在改變時new新的資料從而不影響原有的資料。
iterator完成後再將頭指標替換為新的資料。
這樣iterator執行緒可以使用原來老的資料。

而寫執行緒也可以併發的完成改變。

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