HashMap和Hashtable的區別
兩者最主要的區別在於Hashtable是線程安全，而HashMap則非線程安全
Hashtable的實現方法裏面都添加了synchronized關鍵字來確保線程同步，因此相對而言HashMap性能會高一些，我們平時使用時若無特殊需求建議使用HashMap，在多線程環境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法來獲取一個線程安全的集合（Collections.synchronizedMap()實現原理是Collections定義了一個SynchronizedMap的內部類，這個類實現了Map接口，在調用方法時使用synchronized來保證線程同步,當然了實際上操作的還是我們傳入的HashMap實例，簡單的說就是Collections.synchronizedMap()方法幫我們在操作HashMap時自動添加了synchronized來實現線程同步，類似的其它Collections.synchronizedXX方法也是類似原理）HashMap可以使用null作爲key，而Hashtable則不允許null作爲key
雖說HashMap支持null值作爲key，不過建議還是儘量避免這樣使用，因爲一旦不小心使用了，若因此引發一些問題，排查起來很是費事
HashMap以null作爲key時，總是存儲在table數組的第一個節點上HashMap是對Map接口的實現，HashTable實現了Map接口和Dictionary抽象類
HashMap的初始容量爲16，Hashtable初始容量爲11，兩者的填充因子默認都是0.75
HashMap擴容時是當前容量翻倍即:capacity*2，Hashtable擴容時是容量翻倍+1即:capacity*2+1兩者計算hash的方法不同
Hashtable計算hash是直接使用key的hashcode對table數組的長度直接進行取模int hash = key.hashCode();int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
HashMap計算hash對key的hashcode進行了二次hash，以獲得更好的散列值，然後對table數組長度取摸
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static int hash(int h) { // This function ensures that hashCodes that differ only by // constant multiples at each bit position have a bounded // number of collisions (approximately 8 at default load factor). h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }![複製代碼]()
HashMap和Hashtable的底層實現都是數組+鏈表結構實現
HashSet和HashMap、Hashtable的區別
除開HashMap和Hashtable外，還有一個hash集合HashSet，有所區別的是HashSet不是key value結構，僅僅是存儲不重複的元素，相當於簡化版的HashMap，只是包含HashMap中的key而已
通過查看源碼也證實了這一點，HashSet內部就是使用HashMap實現，只不過HashSet裏面的HashMap所有的value都是同一個Object而已，因此HashSet也是非線程安全的，至於HashSet和Hashtable的區別，HashSet就是個簡化的HashMap的，所以你懂的
下面是HashSet幾個主要方法的實現
HashMap<E,Object>= HashMap<E,Object> map.put(e, PRESENT)== map.put(e, PRESENT)== map.remove(o)==
HashMap和Hashtable的實現原理
HashMap和Hashtable的底層實現都是數組+鏈表結構實現的，這點上完全一致
添加、刪除、獲取元素時都是先計算hash，根據hash和table.length計算index也就是table數組的下標，然後進行相應操作，下面以HashMap爲例說明下它的簡單實現
/** * HashMap的默認初始容量 必須爲2的n次冪 */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; /** * HashMap的最大容量，可以認爲是int的最大值 */ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; /** * 默認的加載因子 */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * HashMap用來存儲數據的數組 */ transient Entry[] table;
HashMap的創建
HashMap默認初始化時會創建一個默認容量爲16的Entry數組，默認加載因子爲0.75，同時設置臨界值爲16*0.75![複製代碼]()
/** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity * (16) and the default load factor (0.75). */ public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; init(); }![複製代碼]()
put方法
HashMap會對null值key進行特殊處理，總是放到table[0]位置
put過程是先計算hash然後通過hash與table.length取摸計算index值，然後將key放到table[index]位置，當table[index]已存在其它元素時，會在table[index]位置形成一個鏈表，將新添加的元素放在table[index]，原來的元素通過Entry的next進行鏈接，這樣以鏈表形式解決hash衝突問題，當元素數量達到臨界值(capactiy*factor)時，則進行擴容，是table數組長度變爲table.length*2![複製代碼]()
public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value); //處理null值 int hash = hash(key.hashCode());//計算hash int i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置 //遍歷table[i]位置的鏈表，查找相同的key，若找到則使用新的value替換掉原來的oldValue並返回oldValue for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } //若沒有在table[i]位置找到相同的key，則添加key到table[i]位置，新的元素總是在table[i]位置的第一個元素，原來的元素後移 modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; } void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //添加key到table[bucketIndex]位置，新的元素總是在table[bucketIndex]的第一個元素，原來的元素後移 Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); //判斷元素個數是否達到了臨界值，若已達到臨界值則擴容，table長度翻倍 if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); }![複製代碼]()
get方法
同樣當key爲null時會進行特殊處理，在table[0]的鏈表上查找key爲null的元素
get的過程是先計算hash然後通過hash與table.length取摸計算index值，然後遍歷table[index]上的鏈表，直到找到key，然後返回![複製代碼]()
public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey();//處理null值 int hash = hash(key.hashCode());//計算hash //在table[index]遍歷查找key，若找到則返回value，找不到返回null for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) return e.value; } return null; }![複製代碼]()
remove方法
remove方法和put get類似，計算hash，計算index，然後遍歷查找，將找到的元素從table[index]鏈表移除![複製代碼]()
public V remove(Object key) { Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e.value); } final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length); Entry<K,V> prev = table[i]; Entry<K,V> e = prev; while (e != null) { Entry<K,V> next = e.next; Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { modCount++; size--; if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } return e; }![複製代碼]()
resize方法
resize方法在hashmap中並沒有公開，這個方法實現了非常重要的hashmap擴容，具體過程爲：先創建一個容量爲table.length*2的新table，修改臨界值，然後把table裏面元素計算hash值並使用hash與table.length*2重新計算index放入到新的table裏面
這裏需要注意下是用每個元素的hash全部重新計算index，而不是簡單的把原table對應index位置元素簡單的移動到新table對應位置![複製代碼]()
resize(= oldCapacity = (oldCapacity ==== == ()(newCapacity *= newCapacity = ( j = ; j < src.; j++<K,V> e = (e != = <K,V> = i ==== (e !=
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clear()方法
clear方法非常簡單，就是遍歷table然後把每個位置置爲null，同時修改元素個數爲0
需要注意的是clear方法只會清楚裏面的元素，並不會重置capactiy![複製代碼]()
public void clear() { modCount++; Entry[] tab = table; for (int i = 0; i < tab.length; i++) tab[i] = null; size = 0; }![複製代碼]()
containsKey和containsValue
containsKey方法是先計算hash然後使用hash和table.length取摸得到index值，遍歷table[index]元素查找是否包含key相同的值![複製代碼]()
public boolean containsKey(Object key) { return getEntry(key) != null; }final Entry<K,V> getEntry(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } return null; }![複製代碼]()
containsValue方法就比較粗暴了，就是直接遍歷所有元素直到找到value，由此可見HashMap的containsValue方法本質上和普通數組和list的contains方法沒什麼區別，你別指望它會像containsKey那麼高效
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public boolean containsValue(Object value) { if (value == null) return containsNullValue(); Entry[] tab = table; for (int i = 0; i < tab.length ; i++) for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) if (value.equals(e.value)) return true; return false; }![複製代碼]()
hash和indexFor
indexFor中的h & (-)就相當於h，用於計算也就是在table數組中的下標 hash方法是對hashcode進行二次散列，以獲得更好的散列值 爲了更好理解這裏我們可以把這兩個方法簡化爲 = key.hashCode()/table.,以put中的方法爲例可以這樣替換
int hash = hash(key.hashCode());//計算hashint i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置//上面這兩行可以這樣簡化int i = key.key.hashCode()%table.length;
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static int hash(int h) { // This function ensures that hashCodes that differ only by // constant multiples at each bit position have a bounded // number of collisions (approximately 8 at default load factor). h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }![複製代碼]()
HashMap的簡化實現MyHashMap
爲了加深理解，我個人實現了一個簡化版本的HashMap，注意哦，僅僅是簡化版的功能並不完善，僅供參考
package cn.lzrabbit.structure;/**
* Created by rabbit on 14-5-4. */public class MyHashMap { //默認初始化大小 16
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; //默認負載因子 0.75
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //臨界值
private int threshold; //元素個數
private int size; //擴容次數
private int resize; private HashEntry[] table; public MyHashMap() {
table = new HashEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
threshold = (int) (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
size = 0;
} private int index(Object key) { //根據key的hashcode和table長度取模計算key在table中的位置
return key.hashCode() % table.length;
} public void put(Object key, Object value) { //key爲null時需要特殊處理，爲簡化實現忽略null值
if (key == null) return; int index = index(key); //遍歷index位置的entry，若找到重複key則更新對應entry的值，然後返回
HashEntry entry = table[index]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) {
entry.setValue(value); return;
}
entry = entry.getNext();
} //若index位置沒有entry或者未找到重複的key，則將新key添加到table的index位置 add(index, key, value);
} private void add(int index, Object key, Object value) { //將新的entry放到table的index位置第一個，若原來有值則以鏈表形式存放
HashEntry entry = new HashEntry(key, value, table[index]);
table[index] = entry; //判斷size是否達到臨界值，若已達到則進行擴容，將table的capacicy翻倍
if (size++ >= threshold) {
resize(table.length * 2);
}
} private void resize(int capacity) { if (capacity <= table.length) return;
HashEntry[] newTable = new HashEntry[capacity]; //遍歷原table，將每個entry都重新計算hash放入newTable中
for (int i = 0; i < table.length; i++) {
HashEntry old = table[i]; while (old != null) {
HashEntry next = old.getNext(); int index = index(old.getKey());
old.setNext(newTable[index]);
newTable[index] = old;
old = next;
}
} //用newTable替table
table = newTable; //修改臨界值
threshold = (int) (table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
resize++;
} public Object get(Object key) { //這裏簡化處理，忽略null值
if (key == null) return null;
HashEntry entry = getEntry(key); return entry == null ? null : entry.getValue();
} public HashEntry getEntry(Object key) {
HashEntry entry = table[index(key)]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) { return entry;
}
entry = entry.getNext();
} return null;
} public void remove(Object key) { if (key == null) return; int index = index(key);
HashEntry pre = null;
HashEntry entry = table[index]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) { if (pre == null) table[index] = entry.getNext(); else pre.setNext(entry.getNext()); //如果成功找到並刪除，修改size
size--; return;
}
pre = entry;
entry = entry.getNext();
}
} public boolean containsKey(Object key) { if (key == null) return false; return getEntry(key) != null;
} public int size() { return this.size;
} public void clear() { for (int i = 0; i < table.length; i++) {
table[i] = null;
} this.size = 0;
}
@Override public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append(String.format("size:%s capacity:%s resize:%s\n\n", size, table.length, resize)); for (HashEntry entry : table) { while (entry != null) {
sb.append(entry.getKey() + ":" + entry.getValue() + "\n");
entry = entry.getNext();
}
} return sb.toString();
}
}class HashEntry { private final Object key; private Object value; private HashEntry next; public HashEntry(Object key, Object value, HashEntry next) { this.key = key; this.value = value; this.next = next;
} public Object getKey() { return key;
} public Object getValue() { return value;
} public void setValue(Object value) { this.value = value;
} public HashEntry getNext() { return next;
} public void setNext(HashEntry next) { this.next = next;
}
}