HashMap和Hashtable的区别

HashMap和Hashtable的区别
一、HashMap简介
HashMap是在JDK1.2中引入的Map的实现类。
1.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，同样会自动增长。

 2. HashMap是非线程安全的，只是用于单线程环境下，多线程环境下可以采用concurrent并发包下的concurrentHashMap。

  3.HashMap 实现了Serializable接口，因此它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

  4.HashMap存数据的过程是：

  HashMap内部维护了一个存储数据的Entry数组，HashMap采用链表解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表。当准备添加一个key-value对时，首先通过hash(key)方法计算hash值，然后通过indexFor(hash,length)求该key-value对的存储位置，计算方法是先用hash&0x7FFFFFFF后，再对length取模，这就保证每一个key-value对都能存入HashMap中，当计算出的位置相同时，由于存入位置是一个链表，则把这个key-value对插入链表头。

  5.HashMap中key和value都允许为null。key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中。

图中，紫色部分即代表哈希表，也称为哈希数组，数组的每个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，如果不同的key映射到了数组的同一位置处，就将其放入单链表中。

  HashMap内存储数据的Entry数组默认是16，如果没有对Entry扩容机制的话，当存储的数据一多，Entry内部的链表会很长，这就失去了HashMap的存储意义了。所以HasnMap内部有自己的扩容机制。HashMap内部有：

  变量size，它记录HashMap的底层数组中已用槽的数量；

  变量threshold，它是HashMap的阈值，用于判断是否需要调整HashMap的容量（threshold = 容量*加载因子）    

  变量DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f，默认加载因子为0.75

  HashMap扩容的条件是：当size大于threshold时，对HashMap进行扩容  

  扩容是是新建了一个HashMap的底层数组，而后调用transfer方法，将就HashMap的全部元素添加到新的HashMap中（要重新计算元素在新的数组中的索引位置）。 很明显，扩容是一个相当耗时的操作，因为它需要重新计算这些元素在新的数组中的位置并进行复制处理。因此，我们在用HashMap的时，最好能提前预估下HashMap中元素的个数，这样有助于提高HashMap的性能。

  HashMap共有四个构造方法。构造方法中提到了两个很重要的参数：初始容量和加载因子。这两个参数是影响HashMap性能的重要参数，其中容量表示哈希表中槽的数量（即哈希数组的长度），初始容量是创建哈希表时的容量（从构造函数中可以看出，如果不指明，则默认为16），加载因子是哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一种尺度，当哈希表中的条目数超出了加载因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 resize 操作（即扩容）。

  下面说下加载因子，如果加载因子越大，对空间的利用更充分，但是查找效率会降低（链表长度会越来越长）；如果加载因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（很多空间还没用，就开始扩容了），对空间造成严重浪费。如果我们在构造方法中不指定，则系统默认加载因子为0.75，这是一个比较理想的值，一般情况下我们是无需修改的。

   另外，无论我们指定的容量为多少，构造方法都会将实际容量设为不小于指定容量的2的次方的一个数，且最大值不能超过2的30次方。

二、Hashtable简介

  Hashtable同样是基于哈希表实现的，同样每个元素是一个key-value对，其内部也是通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。

  Hashtable也是JDK1.0引入的类，是线程安全的，能用于多线程环境中。

  Hashtable同样实现了Serializable接口，它支持序列化，实现了Cloneable接口，能被克隆。

三.分析二者不同

1、继承的父类不同

HashMap继承自AbstractMap类。但二者都实现了Map接口。
Hashtable继承自Dictionary类，Dictionary类是一个已经被废弃的类（见其源码中的注释）。父类都被废弃，自然而然也没人用它的子类Hashtable了。

2、HashMap线程不安全,HashTable线程安全

  javadoc中关于hashmap的一段描述如下：此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个哈希映射，**而其中至少一个线程从结构上修改了该映射**，则它必须保持外部同步。
  Hashtable 中的方法大多是Synchronize的，而HashMap中的方法在一般情况下是非Synchronize的。在多线程并发的环境下，可以直接使用Hashtable，不需要自己为它的方法实现同步，但使用HashMap时就必须要自己增加同步处理。HashTable实现线程安全的代价就是效率变低，因为会锁住整个HashTable,而ConcurrentHashMap做了相关优化,因为ConcurrentHashMap使用了分段锁，并不对整个数据进行锁定,效率比HashTable高很多。
  **HashMap底层是一个Entry数组，当发生hash冲突的时候，hashmap是采用链表的方式来解决的，在对应的数组位置存放链表的头结点。对链表而言，新加入的节点会从头结点加入。**
  HashMap的put方法：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //新增Entry,将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。
        Entry e = table[bucketIndex]; //// 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中
        table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e); 
        if (size++ >= threshold)       // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小2倍
            resize(2 * table.length);
    }

在hashmap的put方法调用addEntry()方法，假如A线程和B线程同时对同一个数组位置调用addEntry，两个线程会同时得到现在的头结点，然后A写入新的头结点之后，B也写入新的头结点，那B的写入操作就会覆盖A的写入操作造成A的写入操作丢失。
故解决方法就是使用 使用ConcurrentHashMap。
这里要说一下 就是HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，故当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException异常，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。但这并不是一个一定发生的行为，要看JVM。这条同样也是Enumeration和Iterator的区别。

3.包含的contains方法不同

HashMap是没有contains方法的，而包括containsValue和containsKey方法；hashtable则保留了contains方法，效果同containsValue,还包括containsValue和containsKey方法。

4.是否允许null值

Hashmap是允许key和value为null值的，用containsValue和containsKey方法判断是否包含对应键值对；HashTable键值对都不能为空，否则包空指针异常。

5.计算hash值方式不同

为了得到元素的位置，首先需要根据元素的 KEY计算出一个hash值，然后再用这个hash值来计算得到最终的位置。

①：HashMap有个hash方法重新计算了key的hash值,因为hash冲突变高，所以通过一种方法重算hash值的方法：

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

注意这里计算hash值，先调用hashCode方法计算出来一个hash值，再将hash与右移16位后相异或，从而得到新的hash值。
**②：Hashtable通过计算key的hashCode()**来得到hash值就为最终hash值。

它们计算索引位置方法不同：
HashMap在求hash值对应的位置索引时，index = (n - 1) & hash。将哈希表的大小固定为了2的幂，因为是取模得到索引值，故这样取模时，不需要做除法，只需要做位运算。位运算比除法的效率要高很多。

HashTable在求hash值位置索引时计算index的方法：

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

&0x7FFFFFFF的目的是为了将负的hash值转化为正值，因为hash值有可能为负数，而&0x7FFFFFFF后，只有符号位改变，而后面的位都不变。

6.扩容方式不同（容量不够）

当容量不足时要进行resize方法，而resize的两个步骤：
①扩容；
②rehash:这里HashMap和HashTable都会会重新计算hash值而这里的计算方式就不同了（看5）；
HashMap 哈希扩容必须要求为原容量的2倍，而且一定是2的幂次倍扩容结果，而且每次扩容时，原来数组中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入；
而Hashtable扩容为原容量2倍加1；

7.解决hash冲突方式不同（地址冲突）

先看jdk8之前：

查找时间复杂度慢慢变高；
Java8，HashMap中，当出现冲突时可以：

1.如果冲突数量小于8，则是以链表方式解决冲突。
2.而当冲突大于等于8时，就会将冲突的Entry转换为**红黑树进行存储。**
3.而又当数量小于6时，则又转化为链表存储。

而在HashTable中， 都是以链表方式存储。