了解三个Hash (HashMap, HashTable, ConcurrentHashMap)

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前言

在Java中,HashMap、Hashtable和ConcurrentHashMap都属于Map接口的实现类,它们的作用都是用来存储key-value类型的映射对象。虽然它们都可以完成类似的功能,但在实际应用中,它们之间还是存在很多区别的。

1.关于线程安全性

  • HashMap:非线程安全,未进行任何同步处理,因此在并发环境下会出现问题。
  • Hashtable:线程安全,所有的方法都是同步的。
  • ConcurrentHashMap:线程安全,采用了分段锁的机制,不同的线程可以同时访问不同的段,这样可以提高并发性能。

2.关于迭代器

  • HashMap:迭代时可以使用Iterator。
// HashMap 迭代器是 Iterator 类型 
HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>(); 
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = hashMap.entrySet().iterator(); 
while (iterator.hasNext()) { 
    Map.Entry<String, String> entry = iterator.next(); 
    String key = entry.getKey(); 
    String value = entry.getValue(); 
}
  • Hashtable:迭代时可以使用Enumeration。
// Hashtable 迭代器是 Enumeration 类型 
Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>(); 
Enumeration<String> enumeration = hashtable.keys(); 
while (enumeration.hasMoreElements()) { 
    String key = enumeration.nextElement(); 
    String value = hashtable.get(key); 
}
  • ConcurrentHashMap:迭代时可以使用ConcurrentHashMap.KeySetView、ConcurrentHashMap.ValuesView、ConcurrentHashMap.EntrySetView等。
// ConcurrentHashMap 迭代器是 Iterator 类型
ConcurrentHashMap<String, String> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator2 = concurrentHashMap.entrySet().iterator();
while (iterator2.hasNext()) {
    Map.Entry<String, String> entry = iterator2.next();
    String key = entry.getKey();
    String value = entry.getValue();
}
  • Hashtable 的迭代器是 Enumeration 类型,在使用时需要调用 hasMoreElements() 和 nextElement() 方法来遍历哈希表。
  • HashMap 和 ConcurrentHashMap 的迭代器都是 Iterator 类型,在使用时需要调用 hasNext() 和 next() 方法来遍历哈希表。
  • 虽然 HashMapConcurrentHashMap 的迭代器类型都是 Iterator,但是它们的实现方式是不同的。HashMap 的迭代器是基于 HashEntry 数组实现的,而 ConcurrentHashMap 的迭代器是基于 Segment 数组实现的。这也是 ConcurrentHashMap 能够支持高并发访问的关键之一。

3.关于扩容机制

  • HashMap:默认初始大小为16,每次扩容时容量变为原来的2倍,即扩展目标为原大小*2。
  • Hashtable:默认初始大小为11,每次扩容时容量变为原来的2倍+1,即扩展目标为(原大小*2)+1。
  • ConcurrentHashMap:默认分成16个段,每个段可以用ConcurrentHashMap自身的方式进行扩容。

针对不同的场景,我们应该选择不同的Map实现类

  • 如果程序中有多个线程同时访问Map中的元素,并且不同的线程之间有可能会修改同一元素,那么应该使用ConcurrentHashMap。
  • 如果程序中只有单个线程在访问Map中的元素,并且不需要频繁的插入、删除元素,那么建议使用HashMap。
  • 如果程序中只有单个线程在访问Map中的元素,但是需要频繁的插入、删除元素,那么Hashtable其实也是一个不错的选择。
  • 在迭代时,建议使用Iterator,可以充分利用foreach循环简化代码量。

总结:只有根据具体的业务场景来选取合适的实现类,才能充分的发挥其应有的作用。