HashMap、Hashtable 以及HashSet

关于多线程的问题大多会涉及到Collection框架，涉及到Collection框架就不得不谈HashSet和HashMap。HashMap和HashSet都是collection框架的一部分，它们让我们能够使用对象的集合。collection框架有自己的接口和实现，主要分为Set接口，List接口和Queue接口。它们有各自的特点，Set的集合里不允许对象有重复的值，List允许有重复，它对集合中的对象进行索引，Queue的工作原理是FCFS算法(First Come, First Serve)。

首先让我们来看看什么是HashMap和HashSet，HashTable，然后再来比较它们之间的分别。使用它们之前，先要弄清楚它们之间的分别。主要的区别有：线程安全性，同步(synchronization)，以及速度。

什么是HashSet？

HashSet实现了Set接口，它不允许集合中有重复的值，当我们提到HashSet时，第一件事情就是在将对象存储在HashSet之前，要先确保对象重写equals()和hashCode()方法，这样才能比较对象的值是否相等，以确保set中没有储存相等的对象。如果我们没有重写这两个方法，将会使用这个方法的默认实现。

public boolean add(Object o)方法用来在Set中添加元素，当元素值重复时则会立即返回false，如果成功添加的话会返回true。

什么是HashMap？

HashMap实现了Map接口，Map接口对键值对进行映射。Map中不允许重复的键。Map接口有两个基本的实现，HashMap和TreeMap。TreeMap保存了对象的排列次序，而HashMap则不能。HashMap允许键和值为null。HashMap是非synchronized的，但collection框架提供方法能保证HashMap synchronized，这样多个线程同时访问HashMap时，能保证只有一个线程更改Map。

public Object put(Object Key,Object value)方法用来将元素添加到map中。同时HashMap不能保证随着时间的推移Map中的元素次序是不变的

什么是HashTable？

Hashtable是个过时的集合类，存在于Java API中很久了。在Java 4中被重写了，实现了Map接口，所以自此以后也成了Java集合框架中的一部分，Hashtable与HashMap几乎相同，除了HashMap是非synchronized的，并且HashMap可以接受为null的键值(key)和值(value)，而Hashtable则不行。Java 5提供了ConcurrentHashMap，它是HashTable的替代，比HashTable的扩展性更好。

三者之间的简单比较

	HashSet	HashMap	HashTable
实现接口	实现了Set接口	实现了Map接口	同HashMap
元素存储方式	HashSet仅仅存储对象	HashMap储存键值对	同HashMap
新增元素方式	使用add()方法将元素放入set中	使用put()方法将元素放入map中	同HashMap
元素比较	HashSet使用成员对象来计算hashcode值，对于两个对象来说hashcode可能相同，所以equals()方法用来判断对象的相等性，如果两个对象不同的话，那么返回false	HashMap中使用键对象来计算hashcode值	同HashMap
性能(一般情况)	HashSet较HashMap来说比较慢,具体原因可以从元素比较的步骤得知。	HashMap比较快，因为是使用唯一的键来获取对象
线程安全		否	是，Hashtable是线程安全的也是synchronized

一些重要的知识：

1) sychronized意味着在一次仅有一个线程能够更改Hashtable。就是说任何线程要更新Hashtable时要首先获得同步锁，其它线程要等到同步锁被释放之后才能再次获得同步锁更新Hashtable。

2) Fail-safe和iterator迭代器相关。如果某个集合对象创建了Iterator或者ListIterator，然后其它的线程试图“结构上”更改集合对象，将会抛出ConcurrentModificationException异常。但其它线程可以通过set()方法更改集合对象是允许的，因为这并没有从“结构上”更改集合。但是假如已经从结构上进行了更改，再调用set()方法，将会抛出IllegalArgumentException异常。

3) 结构上的更改指的是删除或者插入一个元素，这样会影响到map的结构。

对于多线程环境中应用HashMap，主要有以下几种选择：

1. 使用线程安全的java.util.Hashtable作为替代。
2. 使用java.util.Collections.synchronizedMap方法，将已有的HashMap对象包装为线程安全的。
3. 使用java.util.concurrent.ConcurrentHashMap类作为替代，它具有非常好的性能。

结论：

使用哪种数据结构可以考虑几个问题：线程安全以及速度。仅在你需要完全的线程安全的时候使用Hashtable，而如果你使用Java 5或以上的话，请使用ConcurrentHashMap吧。

参考

《无锁HashMap的原理和实现》http://coolshell.cn/articles/9703.html

《HashMap的工作原理》http://www.importnew.com/7099.html

《HashMap和HashSet的区别》http://www.importnew.com/6931.html

《HashMap和HashTable的区别》http://www.importnew.com/7010.html

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