一、前言

??上個月花了點時間研究了一下HashMap的源碼，對HashMap的實現原理有了一個較為深入的了解，今天突然想到有一個常考的面試題——HashMap與Hashtable的區別，于是又花了點時間研究了一下Hashtable的源碼。今天這篇博客就來簡單介紹一下兩者的區別，以下內容將主要從Hashtable的角度，描述它和HashMap有什么不同，而且將分兩個方面來敘述——使用方面和實現細節方面。如果對HashMap不是很了解的，可以閱讀一下這篇博客：HashMap源碼解讀——深入理解HashMap高效的原因。

二、正文

?2.1 使用上的不同

?（1）Hashtable線程安全，HashMap線程不安全

??這是這兩個容器最根本的區別。HashMap是一個線程不安全的容器，它并沒有實現線程同步，所以不應該在多線程的環境下使用。而Hashtable實現了線程同步，是一個線程安全的容器，但是它實現同步的方式比較拙劣——直接在大部分的public方法上添加synchronized關鍵字進行同步，這樣對于同一個Hashtable對象，每次只能有一個線程調用它的實例方法。這種拙劣的同步方式使得Hashtable的效率要遠遠低于HashMap，而且在很多情況下，這種同步是沒有意義的，比如在沒有寫操作發生的情況下，完全可以多個線程同時對Hashtable進行讀操作，并不會造成危害。

?（2）Hashtable不允許key或value為null，HashMap可以

??在Hashtable的很多方法中（比如put方法），特判了value為null的情況，此時將直接拋出一個NullPointerException；而對于key為null的情況卻沒有特判，但是若在其中加入一個key為null的元素，依舊會拋出NullPointerException，因為Hashtable中獲取key的hash值是直接調用key.hashCode方法，所有key不能為null。我們看Hashtable中的put方法即可知曉（多余的代碼被刪除）：

public synchronized V put(K key, V value) {
    // Make sure the value is not null
    if (value == null) {
        throw new NullPointerException();
    }

    // ......
    int hash = key.hashCode();

    // ......
}

??但是HashMap中，無論是key還是value，都可以為null，因為它對null做了特殊處理。HashMap實現中，判斷key為null，則不會調用key.hashCode獲取它的hash值，而是將0作為它的hash值；而在get方法獲取value時，如果找到的節點為null，則直接返回null，否則返回node.value。同樣看HashMap中的兩段代碼來驗證這一點：

// 此方法為HashMap中獲取key的hash值的方法，特判了key == null的情況
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}

// HashMap中的get方法，特判了value為null的情況
public V get(Object key) {
    Node<K,V> e;
    return (e = getNode(hash(key), key)) == null ? null : e.value;
}

?2.2 實現細節上的不同

?（1）Hashtable使用頭插法，JDK1.8之后的HashMap使用尾插法

??先簡單說一說什么是頭插和尾插：

頭插法：在鏈表中插入一個新的節點時，將新節點作為鏈表的頭節點，然后將新節點的next指向舊頭節點；
尾插法：在鏈表中插入一個新的節點時，讓鏈表的尾節點的next指向新節點；

??Hashtable使用的是頭插法，而HashMap在JDK1.8之前，使用的也是頭插法。但是，有人發現在并發情況下，若沒有進行線程同步，頭插法有很小的概率會導致死循環（這個問題我就不展開描述了，可以自己去查一查），于是從JDK1.8開始，為HashMap添加節點改為了尾插法。

?（2）HashMap的容量必須是2^n，而Hashtable的容量沒有這個限制

??這是兩者之間非常大的一個區別，就這一點，讓HashMap和Hashtble在實現上有很大的不同。HashMap的容量一定是2^n，其原因我在前言中推薦的博客里面做了詳細的描述，這里就簡單說一下。容量定為2^n是為了對取余運算做優化，因為2^n滿足一個性質：

num % 2^n == num & (2^n - 1)

??不論是HashMap還是Hashtable，要獲取節點在數組中的下標，都需要用key的hash值對數組長度取余，而HashMap將數組長度限制為2^n，就是為了用上面公式中的&替代%進行取余操作，因為&的效率要比%更高，而獲取下標又是一個頻繁的操作，所以這一步優化讓HashMap的查找速度有了很大的提升。而在Hashtable中，就是直接用%取余。我們看兩者取余的源碼：

// HashMap中的取余：tab為存放節點的數組，n為數組長度，hash變量存的是key的哈希值
// 這一步就是獲取哈希值為hash的key在tab中的位置
// HashMap中的hash值不會是負數，因為HashMap中自己實現了hash方法求hash值
tab[(n - 1) & hash]

// Hashtable中的取余：hash & 0x7FFFFFFF其實就是取hash的絕對值，然后直接對tab.length取余
// 0x7FFFFFFF轉換成二進制就是第一位為0，后31位為1，這個操作也就是將符號位轉為0（第一位為符號位），
// 而二進制中，符號位為0表示表示正數，這一步是防止計算出負數的下標，因為hash值可能為負
// 不用Math.abs是因為Math.abs(Integer.MAX_VALUE)越界，結果還是負數
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

??而正是這個優化，導致了HashMap和Hashtable的許多其他區別：

HashMap的默認初始容量為16，也就是2^4，如果指定了一個容量，則HashMap不會直接用它，而是先找出第一個大于這個指定容量的2^n；而Hashtable的默認初始容量是11，11是一個質數，根據hash求下標時，質數能夠讓下標分配更加均勻，Hashtable會直接接收指定的初始容量；
HashMap擴容時直接將數組大小乘2，因為（2^n）×2 == 2^(n+1)，仍然滿足2^n；而Hashtable擴容是乘2加1，因為這樣可以讓一個質數很大概率還是一個質數；

?（3）JDK1.8開始，HashMap結構變為數組+鏈表+紅黑樹

??在JDK1.7以前，HashMap和Hashtable的結構都是數組+鏈表的實現，但是從JDK1.8開始，HashMap變成了數組+鏈表+紅黑樹。這是因為，在hash取余的結果不均勻的情況下，節點可能集中在數組中的某幾條鏈表上，導致鏈表過長。比如舉一個極端的例子，所有的節點通過hash值計算出的下標都相等，此時所有的節點都在一條鏈表上，這個時候HashMap或者Hashtable就退化成了一個鏈表，查詢的時間復雜度退化為了O（n）。為了避免這種情況的發生，從JDK1.8開始，HashMap中若某條鏈表的節點數達到了8個，就會將這條鏈表轉換為紅黑樹，此時，對這條鏈表的查詢效率就從O（n）提升為O（logn）。而Hashtable作為一個已經過時的容器，自然不會花時間對它進行復雜的優化。

三、總結

??Hashtable是一個過時的容器，在開發當中，我們應該少去使用它，甚至根本不要使用它。在單線程的環境下，我們最好使用HashMap，而在多線程的環境下，應該使用ConcurrentHashMap，它的效率要遠遠高于Hashtable。上面最后提到的幾點都和HashMap的實現有關，建議閱讀我在前言中推薦的博客，了解HashMap的具體實現。

四、參考

https://blog.csdn.net/weixin_43871333/article/details/100888713

總結

以上是生活随笔為你收集整理的深入分析HashMap与Hashtable的区别的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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