请说一说HashMap和Hashtable之间有哪些主要区别？

参考回答

HashMap 和 Hashtable 是 Java 中常用的两种 Map 实现类，它们都用于存储键值对，但它们之间存在一些关键区别：

1. 线程安全性：
   • HashMap 是非线程安全的，适合单线程环境。
   • Hashtable 是线程安全的，方法被 synchronized 修饰，适合多线程环境。
2. 性能：
   • 由于 HashMap 非线程安全，性能通常比 Hashtable 更高。
   • Hashtable 在多线程环境中由于同步开销，性能较低。
3. 是否允许 null 键和 null 值：
   • HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值。
   • Hashtable 不允许 null 键和 null 值。
4. 继承关系：
   • HashMap 是 Map 接口的实现类。
   • Hashtable 是 Dictionary 类的子类（Dictionary 是一个过时的抽象类）。
5. 初始容量和扩容机制：
   • HashMap 的默认初始容量为 16，扩容时容量加倍。
   • Hashtable 的默认初始容量为 11，扩容时容量变为原来的 2 倍 + 1。
6. 迭代器类型：
   • HashMap 使用的是 Iterator，是 fail-fast 的，修改时会抛出 ConcurrentModificationException。
   • Hashtable 使用的是 Enumerator 和早期版本的 Iterator，不支持 fail-fast。

详细讲解与拓展

1. 线程安全性

• HashMap： 非线程安全，不能在多线程环境下直接使用。如果需要线程安全，可以使用：

  Map<K, V> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
  

  或者使用 ConcurrentHashMap 作为线程安全替代。

• Hashtable： 内部方法使用 synchronized 关键字实现同步，因此线程安全，但并发性能差。

示例：

Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(null, "value1"); // 允许一个 null 键
hashMap.put("key2", null);   // 允许 null 值

Map<String, String> hashTable = new Hashtable<>();
// hashTable.put(null, "value1"); // 抛出 NullPointerException
// hashTable.put("key2", null);   // 抛出 NullPointerException

2. 性能

• 由于 HashMap 不涉及线程同步，其性能更高。
• 在单线程环境下，应优先使用 HashMap。

性能对比示例：

long startTime = System.nanoTime();

Map<Integer, String> hashMap = new HashMap<>();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    hashMap.put(i, "Value " + i);
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("HashMap Time: " + (endTime - startTime));

startTime = System.nanoTime();
Map<Integer, String> hashTable = new Hashtable<>();
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
    hashTable.put(i, "Value " + i);
}
endTime = System.nanoTime();
System.out.println("Hashtable Time: " + (endTime - startTime));

3. 是否允许 null

• HashMap：
  • 可以存储 1 个 null 键 和 多个 null 值。
  • 这是因为 HashMap 内部在处理键值对时，对于 null 键有特殊逻辑。
• Hashtable：
  • 不允许存储 null 键或 null 值，因为 null 会导致同步操作时的异常。

示例：

HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(null, "nullKey"); // 允许
hashMap.put("key", null);     // 允许

Hashtable<String, String> hashTable = new Hashtable<>();
// hashTable.put(null, "nullKey"); // 抛出 NullPointerException
// hashTable.put("key", null);     // 抛出 NullPointerException

4. 迭代器差异

• HashMap：
  • 使用 Iterator，具有 fail-fast 特性。如果在迭代时修改了集合，会抛出 ConcurrentModificationException。
• Hashtable：
  • 使用 Enumerator 和早期版本的 Iterator，不具备 fail-fast 特性。

示例：

Map<String, String> hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put("key1", "value1");
Iterator<String> iterator = hashMap.keySet().iterator();
hashMap.put("key2", "value2"); // 修改集合
// iterator.next(); // 抛出 ConcurrentModificationException

5. 扩容机制

• HashMap：
  • 初始容量为 16，负载因子默认为 0.75。
  • 扩容时，容量翻倍（capacity * 2）。
• Hashtable：
  • 初始容量为 11，负载因子默认为 0.75。
  • 扩容时，容量变为原容量的两倍加一（capacity * 2 + 1）。

6. 使用场景

• HashMap：
  • 适用于单线程环境，或结合 Collections.synchronizedMap 或 ConcurrentHashMap 使用。
• Hashtable：
  • 在早期的多线程场景中使用，但已较少使用，通常用 ConcurrentHashMap 替代。

总结对比表

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