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HashMap与HashTable深度对比

HashMap与HashTable深度对比

作者: 土豆肉丝盖浇饭 | 来源:发表于2018-03-02 11:45 被阅读26次

    本文基于jdk1.8

    1. 线程安全性
      HashMap是线程不安全的,不适合在多线程内使用
      HashTable线程安全,每个方法都加了锁
      2.Key,Value值限制
      HashMap,key可以为null,只能有一个,value可以为null
      HashTable,key,value都不能为null
      可以从HashTable的put方法看出来,value为null会直接抛出异常,而key为null,在调用key.hashCode()的时候也会抛出空指针异常,不知道为什么不提前手动去判断key为null,个人感觉HashTable唯一存在于jdk的理由是兼容历史代码,毕竟现在都不维护了,而且性能也没有ConcurrentHashMap好
    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();
            ......
            ......
            return null;
        }
    

    3.实现的抽象类不同


    HashMap
    HashTable

    HashMap继承AbstractMap,AbstractMap里面封装了一些常用的map操作,并且开放抽象方法给子类实现
    HashTable继承Dictionary,Dictionary里面只是约束了子类需要实现的方法,并且这些方法和Map接口重复,并且从类注释中看到,Dictionary是1.1出现的,而Map接口是1.2出现的,所以推断,Dictionary的残留,也是为了兼容老代码

    4.哈希桶初始化时机不同
    HashTable中哈希桶初始化放在构造函数里面
    HashMap中哈希桶初始化在第一次put的时候触发,并且逻辑封装在resize()方法里面

    Hashtable的构造函数

    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;
            table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
            threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        }
    

    HashMap的构造函数

    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
            if (initialCapacity < 0)
                throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                                   initialCapacity);
            if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
                throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                                   loadFactor);
            this.loadFactor = loadFactor;
            this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
        }
    

    HashMap的putVal方法

     final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                       boolean evict) {
            Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
            if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
                n = (tab = resize()).length;
            ......
            ......
    }
    

    可以看到在putVal方法中,如果table为空,会调用resize方法,resize逻辑以后再讲,在里面进行table初始化

    5.哈希表的长度不同
    HashMap的长度都是2的幂次方,最小为16
    HashTable的默认长度为11,没有限定为2的幂次方

    为什么HashMap的长度都为2的幂次方,这是为了方便扩容以及定位哈希桶序号
    HashMap中定位哈希桶逻辑为

    first = tab[(n - 1) & hash]) != null
    

    n为哈希桶的长度,因为n是2的幂次方,所以可以用&去取余数
    但是HashTable的长度不是2的幂次方,所以只能用一下方式

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

    6.扩容方式不同
    HashTable的扩容方式很简单,建一个双倍长度的哈希表,然后循环老的哈希表中的元素,依次计算其新哈希表中的位子,放入新的哈希表
    而HashMap基于2的幂次方长度对扩容算法进行了优化,下面截取resize方法中扩容的算法

    if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                    Node<K,V> e;
                    if ((e = oldTab[j]) != null) {
                        oldTab[j] = null;
                        if (e.next == null)
                            newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                        else if (e instanceof TreeNode)
                            ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                        else { // preserve order
                            Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                            Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                            Node<K,V> next;
                            do {
                                next = e.next;
                                if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                    if (loTail == null)
                                        loHead = e;
                                    else
                                        loTail.next = e;
                                    loTail = e;
                                }
                                else {
                                    if (hiTail == null)
                                        hiHead = e;
                                    else
                                        hiTail.next = e;
                                    hiTail = e;
                                }
                            } while ((e = next) != null);
                            if (loTail != null) {
                                loTail.next = null;
                                newTab[j] = loHead;
                            }
                            if (hiTail != null) {
                                hiTail.next = null;
                                newTab[j + oldCap] = hiHead;
                            }
                        }
                    }
                }
            }
    

    算法逻辑如下:
    循环哈希表,如果哈希桶只有一个元素,直接计算他在新哈希表的位子并且放入,如果哈西桶是一个红黑树节点,调用红黑树的算法复制到新的哈希表,如果是链表,将链表拆分为2个链表,一个链表不需要换哈西桶的位子,另外一个链表需要换位子,分别将这2个链表放到新的哈希表中
    最后这个拆分链表的算法很巧妙

     if ((e.hash & oldCap) == 0)
    

    因为是哈希表长度是2的幂次方,所以做扩容后,计算哈西桶位子时,由原来的hash值&2的n次方-1,改为hash值&2的n+1次方-1,那么我们判断链表中这个元素是否会调换位子的时候,只需要判断&n+1位是否为1,也就是用hash值&2的n次方来判断。
    计算新位子的时候也方便了,新的位子就是老的位子加上2的n次方,也就是老哈希表的长度。

    这个算法我也理解了很久,不太懂的朋友,可以自己计算推敲下,十分有趣

    7.哈希桶内元素类型不同
    HashTable桶内元素直接为Entry
    HashMap针对这个又加了优化,如果链表长度超过8个时,会转换为红黑树节点,如果红黑树内节点少于6个时,再转换为链表

    这个红黑树我要在单独研究下,代码真特么多

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