hashtable,hashMap,concurrentHashMap

Posted 2020-11-30 hup666

一  功能简介

Hashtable

实现方式： 底层数组+链表
初始大小：11
扩容：newSize = oldSize*2+1; 超过3/4 即0.75时扩容
存放键值对要求： key 和 value 都不能为null
线程安全性：线程安全，实现方式是在修改数据时锁住整个HashTable,效率低

父类：Dictionnary (已废弃，所以子类也都不推荐使用了) ，Hashtable 属于遗留类

 

HashMap
实现方式：底层 数组+链表
初始大小：16
扩容：newSize = oldSize*2; map中元素总数超过Entry数组的75%，触发扩容操作
存放键值对要求：key 和 value 都允许为null,这种key只能有1个
线程安全性：不安全

父类：AbstractMap

 

ConcurrentHashMap
实现方式：分段的数组 + 链表实现
通过把整个Map分为N（默认16）个部分（槽），相当于是长度为16的槽数组，

每个槽都继承了ReentrantLock，所以每个槽有一把锁，相比HashTable, 效率提升了N倍（读操作不加锁，因类型为volatile 保证能读到最新的值）

扩容：段内扩容

 

二   实现逻辑

2.1  hashMap的内部实现逻辑

  java7  
hashmap 里面是一个数组，数组中每个元素是一个Entry类型的实例
每个Entry的实例包含4个属性，hash,key,value,next

当put进入某个（key,value）时，会对key进行hash再获取到散列地址，相同散列地址的键值对，存放到同一个链表上（默认放链表头）

扩容顺序：先扩容再插入新值

  java8

进行了优化，如果链表中元素超过8个，就转换为红黑树，以减少查询的复杂度 O(logN)
扩容顺序：先插入新值，再扩容

 

2.2  ConcurrentHashMap 的实现逻辑

  java 7 

       ConcurrentHashMap的思路和HashMap思路是差不多，但是因为它支持并发操作，所以要复杂一些，
整个ConcurrentHashMap由16个Segment组成，Segment代表“部分” 或 “一段”的意思，所以很多地方将其描述为分段锁，
ConcurrentHashMap是一个Segment数组， 其中 Segment 通过继承 ReentrantLock 来进行加锁，即每个锁锁住一个Segment，这样保证线程安全
ConcurrentHashMap的扩容，长度初始化后，无法对 Segment数组进行扩容的，默认长度16，扩容是对Segment里面 的数组进行扩容，每个Segment 想当于一个hashMap

 

 java 8

也用到了红黑树,逻辑和上面类似

 

2.3  HashMap中 Entry节点怎么存储？

      散列表table是1个Entry数组，保存Entry实例，
对于冲突：在开散列中，如果若干个entry计算得到相同的散列地址（不同的key也可能计算出相同的散列地址），这些entry 被组织成一个链表，以table[i]为头指针

 

2.4  集合的长度扩容机制：（rehash）
当键值对的数量>=设定的阈值（capacity*0.75）时，为保证性能，会进行重散列（重新通过key, length等计算散列地址）

分2步
1  扩容table的长度，2倍
2  转移table中的entry,从旧table转移到新的table （转移过程中，对key进行重新计算散列地址）

 

2.5 如何计算具体数组位置？

 使用 key 的 hash 值对数组长度进行取模就可以了

 

三  结论

      虽然hashtable 是线程安全的，但由于其性能低下（锁整个table） 而且父类已废弃其属于遗留类，所以不推荐使用，

如果是单例模式下，可用hashMap

如果多线程模式下，推荐使用 ConcurrentHashMap