六.HashMap HashTable HashSet区别剖析总结

HashMap、HashSet、HashTable之间的区别是Java程序员的一个常见面试题目，在此仅以此博客记录，并深入源代码进行分析：

在分析之前，先将其区别列于下面：

1. 1、HashSet底层采用的是HashMap进行实现的，但是没有key-value，只有HashMap的key set的视图，HashSet不容许重复的对象
2. Hashtable是基于Dictionary类的，而HashMap是基于Map接口的一个实现
3. Hashtable里默认的方法是同步的，而HashMap则是非同步的，因此Hashtable是多线程安全的
4. HashMap可以将空值作为一个表的条目的key或者value,HashMap中由于键不能重复，因此只有一条记录的Key可以是空值，而value可以有多个为空，但HashTable不允许null值(键与值均不行)
5. 内存初始大小不同，HashTable初始大小是11，而HashMap初始大小是16
6. 内存扩容时采取的方式也不同，Hashtable采用的是2*old+1,而HashMap是2*old。
7. 哈希值的计算方法不同，Hashtable直接使用的是对象的hashCode,而HashMap则是在对象的hashCode的基础上还进行了一些变化

源代码分析：

对于区别1，看下面的源码

 //HashSet类的部份源代码
 public class HashSet<E>
     extends AbstractSet<E>
     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable
 {   //用于类的序列化，可以不用管它
     static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;
     //从这里可以看出HashSet类里面真的是采用HashMap来实现的
     private transient HashMap<E,Object> map;  

     // Dummy value to associate with an Object in the backing Map
     //这里是生成一个对象，生成这个对象的作用是将每一个键的值均关联于此对象，以满足HashMap的键值对
     private static final Object PRESENT = new Object();  

     /**
      * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
      * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
      */
     //这里是一个构造函数，开构生成一个HashMap对象，用来存放数据
     public HashSet() {
     map = new HashMap<E,Object>();
     }  

从上面的代码中得出的结论是HashSet的确是采用HashMap来实现的，而且每一个键都关键同一个Object类的对象，因此键所关联的值没有意义，真正有意义的是键。而HashMap里的键是不允许重复的，因此1也就很容易明白了。

对于区别2，继续看源代码如下

 //从这里可以看得出Hashtable是继承于Dictionary,实现了Map接口
 public class Hashtable<K,V>
     extends Dictionary<K,V>
     implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {  

 //这里可以看出的是HashMap是继承于AbstractMap类，实现了Map接口
 //因此与Hashtable继承的父类不同
 public class HashMap<K,V>
     extends AbstractMap<K,V>
     implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable  

区别3，找一个具有针对性的方法看看，这个方法就是put

 //Hashtable里的向集体增加键值对的方法，从这里可以明显看到的是
 //采用了synchronized关键字，这个关键字的作用就是用于线程的同步操作
 //因此下面这个方法对于多线程来说是安全的，但这会影响效率
 public synchronized V put(K key, V value) {
     // Make sure the value is not null
     //如果值为空的，则会抛出异常
     if (value == null) {
         throw new NullPointerException();
     }  

     // Makes sure the key is not already in the hashtable.
     Entry tab[] = table;
     //获得键值的hashCode,从这里也可以看得出key!=null,否则的话会抛出异常的呦
     int hash = key.hashCode();
     //获取键据所在的哈希表的位置
     int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
     //从下面这个循环中可以看出的是，内部实现采用了链表，即桶状结构
     for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
         //如果向Hashtable中增加同一个元素时，则会重新更新元素的值
         if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                 V old = e.value;
                 e.value = value;
                 return old;
         }
     }
     //后面的暂时不用管它，大概的意思就是内存的个数少于某个阀值时，进行重新分配内存
     modCount++;
     if (count >= threshold) {
         // Rehash the table if the threshold is exceeded
         rehash();  

             tab = table;
             index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
     }  

 //HashMap中的实现则相对来说要简单的很多了，如下代码
 //这里的代码中没有synchronize关键字，即可以看出，这个关键函数不是线程安全的
     public V put(K key, V value) {
     //对于键是空时，将向Map中放值一个null-value构成的键值对
     //对值却没有进行判空处理，意味着可以有多个具有键，键所对应的值却为空的元素。
         if (key == null)
             return putForNullKey(value);
     //算出键所在的哈希表的位置
         int hash = hash(key.hashCode());
         int i = indexFor(hash, table.length);
     //同样从这里可以看得出来的是采用的是链表结构，采用的是桶状
         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
             Object k;
             //对于向集体中增加具有相同键的情况时，这里可以看出，并不增加进去，而是进行更新操作
             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                 V oldValue = e.value;
                 e.value = value;
                 e.recordAccess(this);
                 return oldValue;
             }
         }
         //开始增加元素
         modCount++;
         addEntry(hash, key, value, i);
         return null;
     }  

区别4在上面的代码中，已经分析了，可以再细看一下

区别5内存初化大小不同，看看两者的源代码：

  public Hashtable() {
    //从这里可以看出，默认的初始化大小11，这里的11并不是11个字节，而是11个Entry,这个Entry是
    //实现链表的关键结构
    //这里的0.75代表的是装载因子
 this(11, 0.75f);
  }  

 //这里均是一些定义
  public HashMap() {
  //这个默认的装载因子也是0.75
      this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
  //默认的痤为0.75*16
      threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
  //这里开始是默认的初始化大小，这里大小是16
      table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
      init();
  }  

从上面的代码中，可以看出的是两者的默认大小是不同的，一个是11，一个是16

区别6内存的扩容方式，看一看源代码也是很清楚的，其实区别是不大的，一个是2*oldCapacity+1, 一个是2*oldCapacity,你说大吗:）

 //Hashtable中调整内存的函数，这个函数没有synchronize关键字，但是protected呦
 protected void rehash() {
     //获取原来的表大小
     int oldCapacity = table.length;
     Entry[] oldMap = table;
   //设置新的大小为2*oldCapacity+1
     int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1;
     //开设空间
     Entry[] newMap = new Entry[newCapacity];
   //以下就不用管了。。。
     modCount++;
     threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
     table = newMap;  

     for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
         for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {
         Entry<K,V> e = old;
         old = old.next;  

         int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
         e.next = newMap[index];
         newMap[index] = e;
         }
     }
     }  

 //HashMap中要简单的多了，看看就知道了
 void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
 Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        //如果超过了阀值
        if (size++ >= threshold)
        //就将大小设置为原来的2倍
            resize(2 * table.length);
    }  

对于区别7的哈希值计算方法的不同：

 //Hashtable中可以看出的是直接采用关键字的hashcode作为哈希值
 int hash = key.hashCode();
 //然后进行模运算，求出所在哗然表的位置
 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;  

 //HashMap中的实现
 //这两行代码的意思是先计算hashcode,然后再求其在哈希表的相应位置
 int hash = hash(key.hashCode());
 int i = indexFor(hash, table.length);  

上面的HashMap中可以看出关键在两个函数hash与indexFor

源码如下:

 static int hash(int h) {
     // This function ensures that hashCodes that differ only by
     // constant multiples at each bit position have a bounded
     // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
     //这个我就不多说了，>>>这个是无符号右移运算符，可以理解为无符号整型
     h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
     return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
 }  

 //求位于哈希表中的位置
  static int indexFor(int h, int length) {
      return h & (length-1);  

转载链接：http://blog.csdn.net/jianyuerensheng/article/details/51593118

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