HashMap和Hashtable的区别源码对比（一）

一些数据我们需要使用一一对应的键值对的方式来存储，那么我们就可以使用Map，Map就是用来存储“键(key)-值(value) 对”的，是通过键来标识做唯一区分，键是具有唯一性，不可重复的。

Map作为一个接口，实现它的对象有HashMap、HashTable等。

public interface Map{}

 下面就来看一下HashMap和HashTable

HashMap类的定义

public class HashMap extends AbstractMap
    implements Map, Cloneable, Serializable {}

HashTable类的定义

public class Hashtable
    extends Dictionary
    implements Map, Cloneable, java.io.Serializable {}

从上面两个类的定义可以看到HashMap与HashTable两个类相同的地方是：

HashMap与HashTable都实现了Map、Cloneable（支持被克隆）、Serializable（支持序列化）接口；

HashMap与HashTable不同之处是：

1、HashMap继承自AbstractMap类；而Hashtable继承自Dictionary类，但Dictionary这个类已经过时了，新的实现应该实现Map接口，而不是扩展这个类（在Dictionary类的源码中有标注，请看下面源码）。

/**
 * The Dictionary class is the abstract parent of any
 * class, such as Hashtable, which maps keys to values.
 * Every key and every value is an object. In any one Dictionary
 * object, every key is associated with at most one value. Given a
 * Dictionary and a key, the associated element can be looked up.
 * Any non-null object can be used as a key and as a value.
 * 
 * As a rule, the equals method should be used by
 * implementations of this class to decide if two keys are the same.
 * 
 * NOTE: This class is obsolete.  New implementations should
 * implement the Map interface, rather than extending this class.
 * 注意：这个类已经过时了。新的实现应该实现Map接口，而不是扩展这个类。
 *
 * @author  unascribed
 * @see     java.util.Map
 * @see     java.lang.Object#equals(java.lang.Object)
 * @see     java.lang.Object#hashCode()
 * @see     java.util.Hashtable
 * @since   JDK1.0
 */
public abstract
class Dictionary {}

2、HashMap中key(键)和value(值)都可以为null；HashTable中key(键)和value(值)都不能为空，否则会报空指针异常。

HashMap:基于哈希表的映射接口实现。该实现提供了所有可选的映射操作，并允许值为null和键为null。(HashMap类大致相当于Hashtable，除了它是不同步的并且允许空值。)这个类不保证映射的顺序;
特别是，它不能保证顺序随时间的推移保持不变。
/**
 * Hash table based implementation of the Map interface.  This
 * implementation provides all of the optional map operations, and permits
 * null values and the null key.  (The HashMap
 * class is roughly equivalent to Hashtable, except that it is
 * unsynchronized and permits nulls.)  This class makes no guarantees as to
 * the order of the map; in particular, it does not guarantee that the order
 * will remain constant over time.
 */
 
 
 
HashTable:这个类实现了一个哈希表，它将键映射到值。任何非null对象都可以用作键或值。
/**
 * This class implements a hash table, which maps keys to values. Any
 * non-null object can be used as a key or as a value. 
 */

3、HashMap和HashTable的初始容量不同，HashMap的初始容量是16，HashTable的初始容量是11；但是它们的负载因子相同默认都是：0.75。

（1）构造一个空的HashMap，其默认初始容量(16)和默认负载因子(0.75)。

    /**
     * Constructs an empty HashMap with the default initial capacity
     * (16) and the default load factor (0.75).
     */
    public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
    }

（2）构造一个新的空哈希表，其默认初始容量(11)和负载系数(0.75)。

    /**
     * Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11)
     * and load factor (0.75).
     */
    public Hashtable() {
        this(11, 0.75f);
    }

4、当容量不够时需要扩容，他们的扩容机制不同。

当已用容量>总容量 * 负载因子时，HashMap 扩容规则为当前容量*2；Hashtable 扩容规则为当前容量*2 +1。

（1）HashMap扩容：

初始化或加倍表的大小。如果为空，则按照字段阈值中持有的初始容量目标分配。否则，因为我们使用的是2的幂展开，所以每个bin中的元素要么必须保持相同的索引，要么在新表中以2的幂偏移量移动。

    /**
     * Initializes or doubles table size.  If null, allocates in
     * accord with initial capacity target held in field threshold.
     * Otherwise, because we are using power-of-two expansion, the
     * elements from each bin must either stay at same index, or move
     * with a power of two offset in the new table.
     *
     * @return the table
     */
    final Node[] resize() {
        Node[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node 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)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                        Node loHead = null, loTail = null;
                        Node hiHead = null, hiTail = null;
                        Node 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;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

（2）HashTable扩容：

增加这个散列表的容量并在内部重新组织它，以便更有效地容纳和访问它的条目。当散列表中的键数超过该散列表的容量和负载因子时，将自动调用此方法。

    /**
     * Increases the capacity of and internally reorganizes this
     * hashtable, in order to accommodate and access its entries more
     * efficiently.  This method is called automatically when the
     * number of keys in the hashtable exceeds this hashtable's capacity
     * and load factor.
     */
    @SuppressWarnings("unchecked")
    protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;
        HashtableEntry[] oldMap = table;
 
        // overflow-conscious code
        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
            if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
                // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
                return;
            newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
        }
        HashtableEntry[] newMap = new HashtableEntry[newCapacity];
 
        modCount++;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        table = newMap;
 
        for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
            for (HashtableEntry old = (HashtableEntry)oldMap[i] ; old != null ; ) {
                HashtableEntry e = old;
                old = old.next;
 
                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
                e.next = (HashtableEntry)newMap[index];
                newMap[index] = e;
            }
        }
    }

5、HashMap线程不安全,HashTable线程安全

Hashtable是同步(synchronized)的，在它的一些方法里都使用了synchronized关键字，由此保证其线程安全，适用于多线程环境。

而hashmap不是同步的，适用于单线程环境。

由于Hashtable是同步的（synchronized）线程安全的，所以在单线程环境下它比HashMap要慢。如果不需要同步，只需要单一线程，那么使用HashMap性能要比Hashtable好。 

注解：
        sychronized意味着在一次仅有一个线程能够更改Hashtable。就是说任何线程要更新Hashtable时要首先获得同步锁，其它线程要等到同步锁被释放之后才能再次获得同步锁更新Hashtable。比如Hashtable 提供的几个主要方法(如下源码)中，如 put(),get(), contains(), remove() 等。不会出现两个线程同时对数据进行操作的情况，因此保证了线程安全性，但是也大大的降低了执行效率。

        在Java中，可以使用synchronized关键字来标记一个方法或者代码块，当某个线程调用该对象的synchronized方法或者访问synchronized代码块时，这个线程便获得了该对象的锁，其他线程暂时无法访问这个方法，只有等待这个方法执行完毕或者代码块执行完毕，这个线程才会释放该对象的锁，其他线程才能执行这个方法或者代码块。

public synchronized V put(K key, V value){}
 
public synchronized V get(Object key) {}
 
public synchronized void putAll(Map t) {}
 
public synchronized boolean contains(Object value) {}
 
public synchronized boolean containsKey(Object key) {}
 
public synchronized V remove(Object key) {}
 
public synchronized void clear() {}
 
public synchronized String toString() {}

下面看一下HashMap与HashTable的基本使用方法

        //定义的键key-值value的具体数据类型为String
        HashMap stringMap = new HashMap<>();
        stringMap.put("","");
        stringMap.get("");
        stringMap.putAll(new HashMap());
        stringMap.containsKey("");
        stringMap.containsValue("");
        stringMap.remove("");
        stringMap.clear();
        stringMap.values();
        stringMap.toString();
 
        //没有定义具体数据类型
        Map map = new HashMap();
        map.put("","");
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put(1,1);
 
        //数据类型可根据实际使用更改
        Hashtable hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("1","1");
        hashtable.get("");
        hashtable.putAll(new HashMap());
        hashtable.contains("");
        hashtable.containsKey("");
        hashtable.containsValue("");
        hashtable.remove("");
        hashtable.clear();
        hashtable.values();
        hashtable.toString();

后面将根据源码来对比一下HashMap与HashTable上面列出的各个方法，以及其它的一些不同之处，待更新下一篇文章……