Java集合—HashMap为什么2倍扩容 、HashMap的key允许空值而Hashtable却不允许

目录

1. Java集合—HashMap为什么2倍扩容

1.1 从源码分析

2. 为什么HashMap的key允许空值，而Hashtable却不允许

2.1 从源码分析

---

1. Java集合—HashMap为什么2倍扩容

HashMap的初始容量都是2的n次幂的形式存在的，而扩容也是2倍的原来的容量进行扩容，也就是扩容后的容量也是2的n次幂的形式存在的，下面就来说明一下为什么是2的n次幂的形式！先来看一下源码，也就是向HashMap中添加元素，或者扩容时是怎么存放元素的。

1.1 从源码分析

        第一个截图是向HashMap中添加元素putVal()方法的部分源码，可以看出，向集合中添加元素时，会使用(n - 1) & hash的计算方法来得出该元素在集合中的位置；而第二个截图是HashMap扩容时调用resize()方法中的部分源码，可以看出会新建一个tab，然后遍历旧的tab，将旧的元素进过e.hash & (newCap - 1)的计算添加进新的tab中，也就是(n - 1) & hash的计算方法，其中n是集合的容量，hash是添加的元素进过hash函数计算出来的hash值。

        HashMap的容量为什么是2的n次幂，和这个(n - 1) & hash的计算方法有着千丝万缕的关系，符号&是按位与的计算，这是位运算，计算机能直接运算，特别高效，按位与&的计算方法是，只有当对应位置的数据都为1时，运算结果也为1，当HashMap的容量是2的n次幂时，(n-1)的2进制也就是1111111***111这样形式的，这样与添加元素的hash值进行位运算时，能够充分的散列，使得添加的元素均匀分布在HashMap的每个位置上，减少hash碰撞，下面举例进行说明。

当HashMap的容量是16时，它的二进制是10000，(n-1)的二进制是01111，与hash值得计算结果如下：

上面四种情况我们可以看出，不同的hash值，和(n-1)进行位运算后，能够得出不同的值，使得添加的元素能够均匀分布在集合中不同的位置上，避免hash碰撞。下面就来看一下HashMap的容量不是2的n次幂的情况，当容量为10时，二进制为01010，(n-1)的二进制是01001，向里面添加同样的元素，结果为：

可以看出，有三个不同的元素经过&运算得出了同样的结果，严重的hash碰撞了。

终上所述，HashMap计算添加元素的位置时，使用的位运算，这是特别高效的运算；另外，HashMap的初始容量是2的n次幂，扩容也是2倍的形式进行扩容，是因为容量是2的n次幂，可以使得添加的元素均匀分布在HashMap中的数组上，减少hash碰撞，避免形成链表的结构，使得查询效率降低！

 原文链接：https://blog.csdn.net/sanmi8276/article/details/114755320

2. 为什么HashMap的key允许空值，而Hashtable却不允许

省流:

HashMap对象的key、value值均可为null。

Hashtable对象的key、value值均不可为null。

           且两者的的key值均不能重复，若添加key相同的键值对，后面的value会自动覆盖前面的value，但不会报错。 

2.1 从源码分析

HashMap从源码分析：

 

HashMap在put的时候会调用hash()方法来计算key的hashcode值，可以从hash算法中看出当key==null时返回的值为0。因此key为null时，hash算法返回值为0，不会调用key的hashcode方法。 

HashTable从源码分析：

上面可以看出当Hashtable存入的value为null时，抛出NullPointerException异常。如果value不为null，而key为空，在执行到int  hash = key.hashCode()时同样会抛出NullPointerException异常

2.从设计师角度分析
Hashtable是Java中的遗留类，现在不怎么用了，这里HashMap vs Hashtable有个解释。也许Hashtable类的设计者当时认为null作为key 和value 是没有什么用的。

HashMap是之后的版本引进的类，它的接口Map表达的意义更为广泛，也许HashMap的设计者认为null作为key和value是有实际意义的，所以才允许为null.

当然实际项目中，真的是有value为null的情况的。key为null的情况比较少见，但不代表没有。HashMap允许null为key和value应当是类的设计者思考让这个类更有用的设计吧。

原文：https://blog.csdn.net/codeHaoHao/article/details/85392932