[Java语言] HashMap，HashSet，Hashtable，Vector，ArrayList 的关系 <转>

这么几个比较常用的但是比较容易混淆的概念同出于 java.util 包。本文仅作几个类的浅度解析。
（本文基于JDK1.7，源码来自openjdk1.7。）

1. ├── Collection
2. │ ├── List
3. │ │ ├── ArrayList
4. │ │ ├── Vector
5. │ │ └── LinkedList and so on;
6. │ Set
7. │ ├── HashSet
8. │ └── LinkedHashSet and so on;
9. └── Map
10. ├── Hashtable
11. ├── HashMap
12. └── WeakHashMap and so on;

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Collection和Map

按理来说和这两者没有什么特别关系。然而本文中仍然将这两个混在一起：

第一，HashSet，HashMap，Hashtable长得太像了，没有理由不写再一起。
第二，HashSet是个Set，其实骨子里是个Map。

List

继承List的类，泛型为Integer时，注意和其他的类型不同。（因为Index是Integer）

线程安全

简单来说，List是个一维数组。Vector和ArrayList区别在于：

Vector是个线程安全的，而ArrayList不是。这点看源码可以看出来，Vector中各种synchronized，甚至连size属性都丧心病狂地synchronized了。

同样，Iterator指定Vector和ArrayList，如果中间发生变化则会抛出ConcurrentModificationException异常。
不仅仅是List，很多地方的Iterator都有这个异常，

自增大小

ArrayList没办法设置自增大小，但是仍然可以自增。
Vector可以设置自增大小。

ArrayList的自增函数：

Vector的自增函数：

1. private void grow(int minCapacity) {
2. // overflow-conscious code
3. int oldCapacity = elementData.length;
4. int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
5. capacityIncrement : oldCapacity);
6. //在这里，如果没有设置自增大小的话，那么默认自增大小则是原来的Vector大小。
7. if (newCapacity - minCapacity < 0)
8. newCapacity = minCapacity;
9. if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
10. newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
11. elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
12. }

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ArrayList自增函数：

1. private void grow(int minCapacity) {
2. // overflow-conscious code
3. int oldCapacity = elementData.length;
4. int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
5. //新长度则是旧长度的大小加上一个移位运算（一半的大小）。
6. if (newCapacity - minCapacity < 0)
7. newCapacity = minCapacity;
8. if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
9. newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
10. // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
11. elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
12. }

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所以可以简单的认为Vector默认自增一倍的长度，ArrayList则是默认自增一半的长度。

同样，对他们的源码分析：
Vector可以设置自增大小，而ArrayList则无法设置（没有这个构造方法）。

1. public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement)

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最后，可以 List list=new ArrayList<>();，然后list=new Vector<>();，使用基类List可以实现ArrayList和Vector的快速赋值。

Map

Map可以当成是简单的“Key-Value”数据库，例如memcached和redis。

Hashtable基于Directory，有种说法是Directory已经过时，所以更推荐使用Map。

线程安全

Hashtable也是线程安全的，和Vector一样，连size函数都丧心病狂地同步了。

1. public synchronized
   int size() {
2. return count;
3. }

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HashMap不是线程安全的，当然也可以用其他的黑科技实现同步，例如SynchronizedMap和ConcurrentHashMap。
那个以后再说……

空值

HashMap允许在Key和Value中都出现null值。例如：

1. v.toString()
2. {null=null, 1=66, 2=null, 3=4d, 4=0f, 5=null}

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而Hashtable则不允许K/V的任何一个出现null值，但是允许空字符串。

1. Hashtable<String,String> v=new Hashtable<String,String>();
2. v.put("3s",null);

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直接报错：java.lang.NullPointerException。
这个和内部实现有关，Hashtable需要用到hashCode，所以必须要确保K/V不为null。

相关代码写死在源码里：

1. public synchronized V put(K key, V value) {
2. // Make sure the value is not null
3. if (value == null) {
4. throw new NullPointerException();
5. }
6. //下面对hashCode做点事情。

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Set

HashSet本质上是一个Collection，类似于List，是列表/集合，不是K-V的Map，但是它骨子里是一个HashMap……

这么说可能会更易于理解：
HashSet对外是“类”的集合，实际上是内部维护了一个HashMap进行实现。

实际上存储的是两个：hashCode和类本身（字符串/自定义类等）。

HashSet进行add的时候，会先进行验证hashCode：
(HashSet进行add操作实际上是对Map的put操作)

1. public V put(K key, V value) {
2. if (table == EMPTY_TABLE) {
3. inflateTable(threshold);
4. }
5. if (key == null)
6. return putForNullKey(value);
7. int hash = hash(key);//本函数里有hashCode
8. int i = indexFor(hash, table.length);
9. for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
10. Object k;
11. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
12. V oldValue = e.value;
13. e.value = value;
14. e.recordAccess(this);
15. return oldValue;
16. }
17. }
18. modCount++;
19. addEntry(hash, key, value, i);
20. return null;
21. }

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一个对HashSet的自定义类的操作：

1. class Name
2. {
3. private String first;
4. private String last;
5. public Name(String first, String last)
6. {
7. this.first = first;
8. this.last = last;
9. }
10. public boolean equals(Object o)
11. {
12. if (this == o)
13. {
14. return true;
15. }
16. if (o.getClass() == Name.class)
17. {
18. Name n = (Name)o;
19. return n.first.equals(first)
20. && n.last.equals(last);
21. }
22. return false;
23. }
24. }
25. public class HashSetTest
26. {
27. public static void main(String[] args)
28. {
29. Set<Name> s = new HashSet<Name>();
30. s.add(new Name("abc", "123"));
31. System.out.println(
32. s.contains(new Name("abc", "123")));
33. }
34. }

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代码来自java中HashSet详解

粗看上去是会返回true的，实际返回false。因为 HashSet 判断两个对象相等的标准除了要求通过 equals()
方法比较返回 true 之外，还要求两个对象的 hashCode() 返回值相等。而上面程序没有重写 Name 类的 hashCode()
方法，两个 Name 对象的 hashCode() 返回值并不相同，因此 HashSet 会把它们当成 2 个对象处理，因此程序返回
false。如果想返回true，需要重写equals方法和hashCode方法。

至于hashCode，就是另一篇文章才解释得清的了。

集合操作

Set其实做集合操作更加简单。例如：

1. import java.util.*;
2. public class SetOperation {
3. public static void main(String[] args) {
4. Set<Integer> result = new HashSet<Integer>();
5. Set<Integer> set1 = new HashSet<Integer>(){{
6. add(1);
7. add(3);
8. add(5);
9. }};
10. Set<Integer> set2 = new HashSet<Integer>(){{
11. add(1);
12. add(2);
13. add(3);
14. }};
15. result.clear();
16. result.addAll(set1);
17. result.retainAll(set2);
18. System.out.println("交集："+result);
19. result.clear();
20. result.addAll(set1);
21. result.removeAll(set2);
22. System.out.println("差集："+result);
23. result.clear();
24. result.addAll(set1);
25. result.addAll(set2);
26. System.out.println("并集："+result);
27. }
28. }

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输出：

1. 交集：[1, 3]
2. 差集：[5]
3. 并集：[1, 2, 3, 5]

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参考文档

hashSet中的equals方法和hashCode方法

《http://bbs.it-home.org/thread-53825-1-1.html?ref=myread》