HashTable, HashMap, ConcurrentHashMap 总结

淩亂°似流年 2023-10-14 12:32 14阅读 0赞

> **目录**
> 
> 一、HashMap
> 
> 二、HashTable
> 
> 三、ConcurrentHashMap
> 
> 总结

## 一、HashMap ##

HashMap是Java中的一个数据结构，它实现了Map接口。HashMap通过一个哈希表来存储key-value键值对，并且支持高效地添加、删除和查找操作。在HashMap中，key和value可以为任何非空对象，而且可以为null。HashMap的特点包括：快速访问，高效的插入和删除，非线程安全。HashMap也是Java中最常用的集合之一。

> 1.  HashMap 的键值可以为null （当key为空时，哈希会被赋值为0）
> 2.  HashMap 的默认初始容量是16， 最大容量是2^30；
> 3.  HashMap 使用的数据结构是 数组 + 链表 + 红黑树
> 4.  HashMap 效率非常高，但线程不安全

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## 二、HashTable ##

HashTable是Java中的一个数据结构，也实现了Map接口。它与HashMap相似，都是通过哈希表来存储键值对。然而，HashTable是线程安全的，它的各种操作都是同步的，可以避免并发操作带来的问题。相应地，HashTable的性能可能会受到影响，因为同步机制会引入一定的开销。HashTable的特点包括：线程安全、支持键值对的插入、删除和查找、key和value都不能为null。然而，由于HashTable的同步机制，建议在只有单线程访问的情况下使用HashMap。

>  *  HashTable 的键值不能为null
>  *  HashTable 虽然线程安全，但只是简单得用 synchronized 给所有方法加锁，相当于是对this加锁，也就是对整个HashTable对象进行加锁（非常无脑）

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> 在多线程环境下，这种“无脑”的加锁方式是非常低效的：
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> 1.  多个线程访问同一个Hashtable对象时，无论做什么操作，都会产生锁冲突；
> 2.  如果某个线程触发了扩容机制，那么就会由这个线程完成整个扩容过程，如果元素过多，效率则非常低，其它线程阻塞等待的时间也会更长。
> 3.  Java官方已经不推荐使用Hashtable了~
> 4.  不涉及线程安全问题时使用HashMap，如果要保证线程安全就使用ConcurrentHashMap

## 三、ConcurrentHashMap ##

### **（1）锁粒度的控制** ###

ConcurrentHashMap不是锁整个对象，而是使用多把锁，对每个链表(哈希桶)都进行加锁，只有当两个线程同时访问同一个链表时，才会产生锁竞争，因此极大地降低了锁冲突的概率。

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### （2）ConcurrentHashMap 只给写操作加锁，读操作没加锁 ###

> ConcurrentHashMap只对写操作进行加锁，读操作没有加锁，此时会有三种情况：
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> 1.  两个线程同时修改一个哈希桶时才会产生锁冲突；
> 2.  两个线程同时读数据，不会有锁冲突；
> 3.  一个线程修改，一个线程读，也没有锁冲突。
> 4.  第三种情况可能会有线程不安全问题，这和我们写的代码有关，但是ConcurrentHashMap中的读操作使用了Volatile，来保证读到的数据不是修改了一半的数据。

### （3）充分利用到了CAS的特性 ###

**ConcurrentHashMap**充分利用了CAS的特性，避免出现重量级锁的情况。

### （4）扩容操作特殊优化 ###

> Hashtable的扩容机制是，创建一个更大的新数组，然后由一个线程一次性把旧数组中的元素搬运到新数组。因为如果数据量很大的时候,创建新数组将数据全部搬运过去,那么开销就会很大,所以为了解决这个问题 进行了这个优化
> 
> 而ConcurrentHashMap则是让新数组和旧数组同时存在一段时间，在这期间，后续每个操作ConcurrentHashMap的线程都会负责搬运旧数组的一部分元素到新数组，直到搬运完旧数组的最后一个元素时，再把旧数组删除~
> 
> 搬运期间，插入元素时直接插入到新数组中；查询元素时，新数组和旧数组一起查。

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## 总结 ##

> **HachMap和HashTable的区别**
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> 1.  HashMap线程不安全,HashTable线程安全。
> 2.  包含的contains方法不同，HashMap是没有contains方法的。
> 3.  Hashmap是允许key和value为null值的。
> 4.  计算hash值方式不同。
> 5.  .扩容方式不同。
> 6.  解决hash冲突方式不同。
> 7.  HashMap是继承自AbstractMap类，而Hashtable是继承自Dictionary类。
> 8.  对外提供的接口不同，Hashtable比HashMap多提供了elements() 和contains() 两个方法。

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