HashMap和HashTable的核心区别

HashMap与HashTable的核心区别在于:HashMap非线程安全、允许null键和null值、性能高;HashTable线程安全但性能差,不允许null键和null值。现代开发推荐使用HashMap或ConcurrentHashMap。

hashmap和hashtable的核心区别

HashMap和HashTable的核心区别,说白了,主要在于它们对线程安全的支持、对null值的处理方式,以及由此带来的性能差异。如果你在纠结用哪个,那通常情况下,HashMap会是你的首选,除非你有非常特定的老旧代码兼容需求,或者对线程安全有严格且非现代化的要求。

解决方案

要深入理解HashMap和HashTable,我们得从几个核心维度去剖析:

首先是线程安全性。这是它们之间最显著的鸿沟。

HashTable

是线程安全的,它的所有公共方法都使用了

synchronized

关键字进行修饰。这意味着在任何给定时刻,只有一个线程能够访问

HashTable

的实例,这在多线程环境下可以避免数据不一致的问题。但代价是什么呢?性能。每次访问都需要获取和释放锁,即使在单线程环境下,这些同步开销也依然存在,导致它的性能通常不如

HashMap

HashMap

则不然,它不是线程安全的。在多线程环境下,如果没有外部同步措施,多个线程同时修改

HashMap

可能会导致数据丢失、死循环(尤其是在扩容时)等不可预测的行为。这听起来有点吓人,但正是因为没有同步机制

HashMap

在单线程或经过外部同步控制的场景下,性能表现非常出色。

再来聊聊null值的处理。这块也挺有意思的。

HashTable

是出了名的“严苛”,它不允许null键和null值。如果你尝试插入一个null键或null值,它会直接抛出

NullPointerException

。这种设计理念可能源于早期Java对数据完整性的极致追求,或者说是为了避免一些潜在的歧义。

HashMap

在这方面就显得“宽容”多了。它允许一个null键和任意数量的null值。这个null键通常会被放在内部数组的第一个位置(索引为0),而null值则可以作为任何键的映射值。这种灵活性在很多业务场景下都非常方便,比如你可以用null键来表示一个默认的、未分类的数据项,或者用null值来表示某个属性的缺失。

性能上看,因为

HashMap

没有内置的同步开销,所以在大多数非并发场景下,它的吞吐量会远高于

HashTable

HashTable

的同步锁是针对整个实例的,这意味着即使是两个线程尝试访问不同的键,也必须排队等待,这无疑是性能杀手。

最后,从API设计和发展的角度看,

HashTable

是Java早期集合框架的一部分,它实现了

Dictionary

抽象类和

Map

接口。而

HashMap

则是从

Map

接口派生出来的一个更现代、更灵活的实现。在现代Java开发中,

HashMap

及其并发版本

ConcurrentHashMap

(用于多线程环境)是更推荐的选择,

HashTable

现在更多地被视为一个遗留类。

在多线程环境下,我应该选择HashMap还是HashTable?

这个问题其实挺常见的,尤其是在刚接触Java并发编程时。我的建议是,几乎总是选择

ConcurrentHashMap

,而不是

HashTable

为什么这么说呢?

HashTable

虽然是线程安全的,但它的同步机制非常粗粒度,简单粗暴地给所有方法加上了

synchronized

关键字,这意味着每次操作都会锁住整个Map。当多个线程同时尝试读写

HashTable

时,它们会因为争抢同一个锁而频繁阻塞,导致严重的性能瓶颈,尤其是在高并发场景下。这就像一家餐厅,不管有多少厨师和多少订单,每次只能有一个厨师在厨房里工作,效率可想而知。

ConcurrentHashMap

则采取了更精妙的并发控制策略。在Java 7及以前,它使用了分段锁(Segment Locking),将Map内部划分成多个段,每个段独立加锁,这样不同线程就可以同时操作不同的段,大大提高了并发度。到了Java 8,

ConcurrentHashMap

更是进化了,它采用了CAS(Compare-And-Swap)操作和

synchronized

关键字的结合,对每个Node进行细粒度的锁定,进一步提升了并发性能,并且避免了死锁的风险。

所以,如果你需要在多线程环境中使用Map,

ConcurrentHashMap

是你的不二之选。它提供了线程安全,同时保证了优秀的并发性能。如果你非要用

HashMap

,那么你必须在外部手动进行同步,比如使用

Collections.synchronizedMap(new HashMap())

,但这通常不如

ConcurrentHashMap

高效和灵活,因为它也使用了粗粒度的同步。

HashMap允许空键和空值有什么实际用途?

HashMap

允许空键和空值,这在实际开发中确实带来了一些便利和灵活性,我个人觉得这是一种更“人性化”的设计。

首先说说空键(null key)。它最直接的用途就是表示“未知”、“未分类”或“默认”的状态。举个例子,假设你有一个系统,需要统计不同产品类别的销售额,但有些销售记录可能因为数据录入问题,没有明确的产品类别。这时候,你可以将这些记录的销售额归到

null

键下,表示“无类别产品”的销售额。这样,你就可以在一个Map中同时处理有类别和无类别的数据,而不需要额外的逻辑来处理那些没有键值的数据。

Map salesByCategory = new HashMap();salesByCategory.put("Electronics", 1200.50);salesByCategory.put("Books", 300.20);salesByCategory.put(null, 50.00); // 表示未分类产品的销售额System.out.println("Uncategorized Sales: " + salesByCategory.get(null));

再来说说空值(null value)。它通常用来表示某个键“存在”但“没有关联数据”或“数据缺失”的状态。这和键不存在(

map.get(key)

返回

null

)是有区别的。当

get(key)

返回

null

时,你无法区分是键不存在,还是键存在但其值为

null

如果

HashMap

允许空值,你可以明确地用

map.put(key, null)

来表示“这个键是有的,但它现在没有具体的值”。这在处理一些可选配置、缓存或状态信息时非常有用。比如,你可能有一个用户配置Map,某个用户的某个配置项是可选的,当它没有被设置时,你就可以将其值设为

null

,而不是从Map中移除这个键,这样在检查配置时,你可以通过

containsKey(key)

来判断配置项是否存在,再通过

get(key)

来获取其值。

Map userPreferences = new HashMap();userPreferences.put("theme", "dark");userPreferences.put("notificationSound", null); // 用户禁用了通知声音,但这个配置项是存在的if (userPreferences.containsKey("notificationSound")) {    if (userPreferences.get("notificationSound") == null) {        System.out.println("Notification sound is disabled.");    } else {        System.out.println("Notification sound: " + userPreferences.get("notificationSound"));    }}

这种灵活性避免了开发者需要引入额外的“哨兵对象”来表示空或缺失状态,让代码更简洁直观。

HashTable

的严格性有时反而会迫使你写出更复杂的逻辑来规避其限制。

为什么说HashMap的性能通常优于HashTable?

谈到性能,

HashMap

之所以通常优于

HashTable

,核心原因就在于同步机制的缺失和更优化的内部实现。这不仅仅是理论上的差异,在实际运行中,尤其是在并发度不高或者单线程应用中,这种性能差距会非常明显。

HashTable

的性能瓶颈,正如前面所说,在于它粗粒度的同步

HashTable

的每个公共方法都被

synchronized

修饰,这意味着每次调用

put()

get()

remove()

等操作时,线程都必须获取一个全局锁。这个锁是针对整个

HashTable

实例的。

想象一下,如果你有多个线程,即使它们想要操作

HashTable

中完全不同的、不冲突的键值对,它们也必须排队,一个接一个地执行操作。因为在任何时刻,只有一个线程能持有这个全局锁并访问

HashTable

。这种“一夫当关,万夫莫开”的同步策略,在线程竞争激烈时,会导致大量的线程上下文切换和阻塞等待,极大地降低了程序的吞吐量和响应速度。即使在单线程环境下,每次方法调用依然会进行锁的获取和释放,这些看似微小的开销累积起来,也会比没有同步的

HashMap

慢。

HashMap

则完全没有这些同步开销。它在设计之初就考虑到了性能最大化,专注于提供高效的键值对存储和检索。由于没有锁的争抢,线程可以自由地访问和修改

HashMap

(当然,这在多线程环境下需要外部同步),这使得它的操作速度非常快。它的内部实现也经过了高度优化,例如在Java 8中,当链表过长时,会将其转换为红黑树,以保证最坏情况下的时间复杂度为O(log n),而不是O(n)。

所以,当你在一个不需要线程安全的场景下使用Map时,选择

HashMap

能够让你获得更高的执行效率。即使你需要线程安全,现代Java也提供了

ConcurrentHashMap

这种更智能、更高效的并发Map实现,它通过更细粒度的锁或者无锁算法来达到线程安全,同时保持了出色的并发性能,远超

HashTable

。可以说,

HashTable

的同步机制在现代多线程编程中,已经显得有些过时和低效了。

以上就是HashMap和HashTable的核心区别的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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