HashMap Hashtable CocurrentHashMap


首先来看看 JDK 中 Map 接口的继承树,它常用的实现类有 HashMapHashTableConcurrentHashMap等。这里重点介绍一下这三个常用实现之间的区别,同时也会梳理一下其它实现的底层数据结构及适用的场景,例如 TreeMapLinkedHashMap等。

HashMap & HashTable

上一篇详细讲解了 HashMap 的实现原理,先来看看两者的区别:

  1. 相对于 HashMap,我们都知道 HashTable 是线程安全的,它的方法是同步了的,可以直接用在多线程环境中,这是最大的区别,但在只有一个线程访问的情况下,HashMap 效率要高于 HashTable
  2. Hashtable 和 HashMap 都实现了 Map 接口,但是 Hashtable 的实现是基于 Dictionary 抽象类,而 HashMap 则是继承自 AbstractMap,这就表明两者在实现上将会有不少区别。
  3. Hashtable 中 key 和 value 都不允许为 null,而 HashMap 中 key 和 value 都允许为 null(key 只能有一个为 null,而value 则可以有多个为 null)。因此在 HashMap 中不能由 get() 方法来判断是否存在某个键,而应该用 containsKey()方法来判断。
  4. HashMap 的迭代器 (Iterator) 是 fail-fast 迭代器,而 Hashtable 的 enumerator 迭代器不是。
  5. HashTable 是 JDK1.0 就引入的,比较古老,由于其效率问题,JDK1.5 引入了同样线程安全但性能更高的 ConcurrentHashMap,因此 HashTable 已基本被遗弃,更多的是出现在面试题中。这一点从 HashTable 的官方注释上就能看出来。

Java Collections Framework. Unlike the new collection implementations, {@code Hashtable} is synchronized. If a thread-safe implementation is not needed, it is recommended to use{@link HashMap} in place of {@code Hashtable}. If a thread-safe highly-concurrent implementation is desired, then it is recommended to use {@link java.util.concurrent.ConcurrentHashMap} in place of {@code Hashtable}.

注意:上一篇讲过 ConcurrentHashMap 并不能提供强一致性,它的 get,clear,iterator 都是弱一致性的,例如 put 操作将一个元素加入到底层数据结构后,get 可能在非常短的时间内还获取不到这个元素。ConcurrentHashMap 的弱一致性主要是为了提升效率,是一致性与效率之间的一种权衡。要成为强一致性,就得到处使用锁,甚至是全局锁,这就与使用 Hashtable 和同步的 HashMap 一样了。

ConcurrentHashMap vs Hashtable vs Synchronized Map

虽然三个集合类在多线程并发应用中都是线程安全的,但是他们有一个重大的差别,就是他们各自实现线程安全的方式不同。Hashtable是 jdk1 的一个遗留下来的类,它把所有方法都加上synchronized关键字来实现线程安全。所有的方法都同步这样造成多个线程访问效率特别低。Synchronized MapHashTable差别不大,也是在并发中作类似的操作,可以通过使用Collections.synchronizedMap()来包装Map作为同步容器使用。

ConcurrentHashMap 在 JDK1.8 之前都是使用锁分段的原理,表现在多个线程操作上,它不用做额外的同步的情况下默认同时允许16个线程读和写这个 Map 容器。因为不像HashTableSynchronized MapConcurrentHashMap不需要锁整个Map,相反它划分了多个段(segments),要操作哪一段才上锁那段数据。

在 JDK1.8 中则主要是采用了 CAS(Compare And Swap) 算法实现线程安全的。具体的实现原理前面已经介绍过,不再赘述。

参考

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