HashMap、Hashtable和ConcurrentHashMap的区别

HashTable

• 底层数组+链表实现，无论key还是value都不能为null，线程安全，实现线程安全的方式是在修改数据时锁住整个HashTable，效率低，ConcurrentHashMap做了相关优化

• 初始size为11，扩容：newsize = olesize*2+1

• 计算index的方法：index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length

HashMap

• 底层数组+链表实现，可以存储null键和null值，线程不安全

• 初始size为16，扩容：newsize = oldsize*2，size一定为2的n次幂

• 扩容针对整个Map，每次扩容时，原来数组中的元素依次重新计算存放位置，并重新插入

• 插入元素后才判断该不该扩容，有可能无效扩容（插入后如果扩容，如果没有再次插入，就会产生无效扩容）

• 当Map中元素总数超过Entry数组的75%，触发扩容操作，为了减少链表长度，元素分配更均匀

• 计算index方法：index = hash & (tab.length – 1)

ConcurrentHashMap

• 底层采用分段的数组+链表实现，线程安全
• 通过把整个Map分为N个Segment，可以提供相同的线程安全，但是效率提升N倍，默认提升16倍。(读操作不加锁，由于HashEntry的value变量是 volatile的，也能保证读取到最新的值。)
• Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键在于使用了锁分离技术
• 有些方法需要跨段，比如size()和containsValue()，它们可能需要锁定整个表而而不仅仅是某个段，这需要按顺序锁定所有段，操作完毕后，又按顺序释放所有段的锁
• 扩容：段内扩容（段内元素超过该段对应Entry数组长度的75%触发扩容，不会对整个Map进行扩容），插入前检测需不需要扩容，有效避免无效扩容

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区别之处

• HashMap是Hashtable的轻量级实现（非线程安全的实现），他们都完成了Map接口，由于非线程安全，效率上HashMap可能高于Hashtable。

• HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，当get()方法返回null值时，即可以表示HashMap中没有该key，也可以表示该key所对应的value为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个key，应该用containsKey()方法来判断。

• Hashtable继承自Dictionary类，在Hashtable中，无论是key还是value都不能为null。

• Hashtable的方法是Synchronize的，而HashMap不是，在多个线程访问Hashtable时，不需要自己为它的方法实现同步，而HashMap 就必须为之提供外同步

• Java5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的扩展性更好。Hashtable的synchronized是针对整张Hash表的，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap允许多个修改操作并发进行，其关键于使用了锁分离技术。