ArrayListVectorHashMapHashTableHashSet的默认初始容量加载因子扩容增量具体区别

Posted 2020-10-26 有梦想的咸鱼

要讨论这些常用的默认初始容量和扩容的原因是：

当底层实现涉及到扩容时，容器或重新分配一段更大的连续内存（如果是离散分配则不需要重新分配，离散分配都是插入新元素时动态分配内存），要将容器原来的数据全部复制到新的内存上，这无疑使效率大大降低。

加载因子的系数小于等于1，意指  即当 元素个数 超过 容量长度*加载因子的系数 时，进行扩容。

另外，扩容也是有默认的倍数的，不同的容器扩容情况不同。

List 元素是有序的、可重复的:

ArrayList、Vector默认初始容量为10

Vector：线程安全，但速度慢

　　　　底层数据结构是数组结构

　　　　加载因子为1：即当 元素个数 超过 容量长度 时，进行扩容

　　　　扩容增量：原容量的 1倍

　　　　　　如 Vector的容量为10，一次扩容后是容量为20

ArrayList：线程不安全，查询速度快

　　　　底层数据结构是数组结构

　　　　扩容增量：原容量的 0.5倍+1

　　　　　　如 ArrayList的容量为10，一次扩容后是容量为16

Set(集) 元素无序的、不可重复。

HashSet：线程不安全，存取速度快

　　　　　底层实现是一个HashMap（保存数据），实现Set接口

　　　　　默认初始容量为16（为何是16，见下方对HashMap的描述）

　　　　　加载因子为0.75：即当 元素个数 超过 容量长度的0.75倍 时，进行扩容

　　　　　扩容增量：原容量的 1 倍

　　　　　　如 HashSet的容量为16，一次扩容后是容量为32

Map是一个双列集合

HashMap：默认初始容量为16,长度始终保持2的n次方

　　　　　（为何是16：16是2^4，可以提高查询效率，另外，32=16<<1       -->至于详细的原因可另行分析，或分析源代码）

　　　　　加载因子为0.75：即当 元素个数 超过 容量长度的0.75倍 时，进行扩容

　　　　　扩容增量：原容量的 1 倍

　　　　　　如 HashMap的容量为16，一次扩容后是容量为32

HashTable：默认初始容量为11

　　　　　　线程安全，但是速度慢，不允许key/value为null

　　　　　加载因子为0.75：即当 元素个数 超过 容量长度的0.75倍 时，进行扩容

　　　　　扩容增量：2*原数组长度+1

　　　　　　如 HashTable的容量为11，一次扩容后是容量为23

HashTable和HashMap的具体区别:

Hashtable 和 HashMap 做为 Map 的基本特性

两者都实现了Map接口，基本特性相同

-          对同一个Key，只会有一个对应的value值存在

-          如何算是同一个Key？ 首先，两个key对象的hash值相同，其次，key对象的equals方法返回真

内部数据结构

Hashtable和HashMap的内部数据结构相似

其基本内部数据结构是一个Entry数组 (transient Entry[] table)

-          数组元素为实现Map.Entry<K,V>接口的类，Hashtable和HashMap各自实现了自己的Entry类。

-          Entry包含一个Key-value对，以及一个next指针指向另一个Entry。多个Entry可以组成一个单向链表。

常用操作

数据插入操作： put(key,value)

-          根据Key的hash值计算出该Entry所应存放的位置（数组下标）

-          若该数组元素为空，直接放置Entry到此处

-          若多个不同的Key所计算得到的数组下标相同，新加入的Key-value对（Entry）会被加入到Entry单向链表中。Hashtable和HashMap都是将其插入链表首部.

-          若已经有相同的Key存在于这个链表中，则，新的value值会取代老的value

-          当Map中存放的Entry数量超过其限制（ 数组长度 * 负荷因子）时，Map将自动重新调整数组大小并重新对Entry进行散列

数据查找：get(key)

-          根据Key的hash值计算出该Entry对所应存放的位置（数组下标）

-          得到该位置的第一个Entry对象，比较key和Entry.key，若hash值相同，并且equals为真，则该Entry是我们要找的Key-value对，否则继续沿next指针构成的单向链表查找

数据移除：remove(key)

-          按照上述数据查找的方式找到key所在的Entry对象，将其移除，并保持Entry单向链表的连通性

Hashtable 和 HashMap 的比较

一般情况下，HashMap能够比Hashtable工作的更好、更快，主要得益于它的散列算法，以及没有同步。应用程序一般在更高的层面上实 现了保护机制，而不是依赖于这些底层数据结构的同步，因此，HashMap能够在大多应用中满足需要。推荐使用HashMap，如果需要同步，可以使用同 步工具类将其转换成支持同步的HashMap。

Map的效率

Map的效率与Entry数组大小及负荷因子的选取有密切关系。选取适当的数组大小有利于Key-value对的散列分布，并且，如果数组足够 大，将有效的减少重新调整数组的次数，提高效率。较小的负荷因子将占用更多的空间，但降低冲突的可能性，从而将加快访问和更新的速度。

另外，Key的hash值本身如果能保证较好的散列性，也有益于提高Map的读写效率。在effective java中，对hash()的重载有好的建议。

辨析

“Hashtable和HashMap的区别主要是前者是同步的，后者是快速失败机制保证不会出现多线程并发错误（Fast-Fail）。”，这是一个被很多文章转载过的概念，但其描述并不准确，容易引起误会。

实质上，Fast-fail与同步保护的是两种不同情况下的并发，两者不能拿来做比较。

Hashtable是同步的，在执行get,put,remove,size,clear等一次性读写操作时，使用了同步机制，避免了多个线程 同时读写Hashtable。但同步机制并不能避免在iterator或Enumeration遍历过程中其他线程对Hashtable的put、 remove、clear操作，这些写操作都会被毫无阻拦得成功执行。

快速失败机制主要目的在于使iterator遍历数组的线程能及时发现其他线程对Map的修改（如put、remove、clear等），因 此，fast-fail并不能保证所有情况下的多线程并发错误，只能保护iterator遍历过程中的iterator.next()与写并发.

其次，Hashtable的iterator遍历方式也是支持fast-fail的，不能说它没有快速失败机制。写一个简单的例程就可以证明这 一点，一个线程做iterator遍历，另一个线程向hashtable中put新的key和value，很容易就会观察到fast-fail 机制报告ConcurrentModificationException

引用：小明快点跑;小明快点跑