HashMap HashTable HashSet区别剖析

转载：http://blog.csdn.net/zwjlpeng/article/details/9746425

HashMap、HashSet、HashTable之间的区别是Java程序员的一个常见面试题目，在此仅以此博客记录，并深入源代码进行分析：

在分析之前，先将其区别列于下面

1:HashSet底层采用的是HashMap进行实现的，但是没有key-value，只有HashMap的key set的视图，HashSet不容许重复的对象

2:Hashtable是基于Dictionary类的，而HashMap是基于Map接口的一个实现

3:Hashtable里默认的方法是同步的，而HashMap则是非同步的，因此Hashtable是多线程安全的

4:HashMap可以将空值作为一个表的条目的key或者value,HashMap中由于键不能重复，因此只有一条记录的Key可以是空值，而value可以有多个为空，但HashTable不允许null值(键与值均不行)

5:内存初始大小不同，HashTable初始大小是11，而HashMap初始大小是16

6:内存扩容时采取的方式也不同，Hashtable采用的是2*old+1,而HashMap是2*old。

7:哈希值的计算方法不同，Hashtable直接使用的是对象的hashCode,而HashMap则是在对象的hashCode的基础上还进行了一些变化

源代码分析：

对于区别1，看下面的源码


[java] view plaincopy
//HashSet类的部份源代码 
public class HashSet<E> 
    extends AbstractSet<E> 
    implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable 
{   //用于类的序列化，可以不用管它 
    static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L; 
    //从这里可以看出HashSet类里面真的是采用HashMap来实现的 
    private transient HashMap<E,Object> map; 
 
    // Dummy value to associate with an Object in the backing Map 
    //这里是生成一个对象，生成这个对象的作用是将每一个键的值均关联于此对象，以满足HashMap的键值对 
    private static final Object PRESENT = new Object(); 
 
    /**
     * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has
     * default initial capacity (16) and load factor (0.75).
     */ 
    //这里是一个构造函数，开构生成一个HashMap对象，用来存放数据 
    public HashSet() { 
    map = new HashMap<E,Object>(); 
    } 
从上面的代码中得出的结论是HashSet的确是采用HashMap来实现的，而且每一个键都关键同一个Object类的对象，因此键所关联的值没有意义，真正有意义的是键。而HashMap里的键是不允许重复的，因此1也就很容易明白了。
对于区别2，继续看源代码如下


[java] view plaincopy
//从这里可以看得出Hashtable是继承于Dictionary,实现了Map接口 
public class Hashtable<K,V> 
    extends Dictionary<K,V> 
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable { 
[java] view plaincopy
//这里可以看出的是HashMap是继承于AbstractMap类，实现了Map接口 
//因此与Hashtable继承的父类不同 
public class HashMap<K,V> 
    extends AbstractMap<K,V> 
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable 
区别3，找一个具有针对性的方法看看，这个方法就是put

[java] view plaincopy
//Hashtable里的向集体增加键值对的方法，从这里可以明显看到的是 
//采用了synchronized关键字，这个关键字的作用就是用于线程的同步操作 
//因此下面这个方法对于多线程来说是安全的，但这会影响效率    
public synchronized V put(K key, V value) { 
    // Make sure the value is not null 
    //如果值为空的，则会抛出异常 
    if (value == null) { 
        throw new NullPointerException(); 
    } 
 
    // Makes sure the key is not already in the hashtable. 
    Entry tab[] = table; 
    //获得键值的hashCode,从这里也可以看得出key!=null,否则的话会抛出异常的呦 
    int hash = key.hashCode(); 
    //获取键据所在的哈希表的位置 
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; 
    //从下面这个循环中可以看出的是，内部实现采用了链表，即桶状结构 
    for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { 
        //如果向Hashtable中增加同一个元素时，则会重新更新元素的值  
        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { 
                V old = e.value; 
                e.value = value; 
                return old; 
        } 
    } 
    //后面的暂时不用管它，大概的意思就是内存的个数少于某个阀值时，进行重新分配内存 
    modCount++; 
    if (count >= threshold) { 
        // Rehash the table if the threshold is exceeded 
        rehash(); 
 
            tab = table; 
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; 
    } 
[java] view plaincopy
//HashMap中的实现则相对来说要简单的很多了，如下代码 
//这里的代码中没有synchronize关键字，即可以看出，这个关键函数不是线程安全的 
    public V put(K key, V value) { 
    //对于键是空时，将向Map中放值一个null-value构成的键值对 
    //对值却没有进行判空处理，意味着可以有多个具有键，键所对应的值却为空的元素。 
        if (key == null) 
            return putForNullKey(value); 
    //算出键所在的哈希表的位置 
        int hash = hash(key.hashCode()); 
        int i = indexFor(hash, table.length); 
    //同样从这里可以看得出来的是采用的是链表结构，采用的是桶状 
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) { 
            Object k; 
            //对于向集体中增加具有相同键的情况时，这里可以看出，并不增加进去，而是进行更新操作 
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { 
                V oldValue = e.value; 
                e.value = value; 
                e.recordAccess(this); 
                return oldValue; 
            } 
        } 
        //开始增加元素 
        modCount++; 
        addEntry(hash, key, value, i); 
        return null; 
    } 
区别4在上面的代码中，已经分析了，可以再细看一下
区别5内存初化大小不同，看看两者的源代码：


[java] view plaincopy
public Hashtable() { 
   //从这里可以看出，默认的初始化大小11，这里的11并不是11个字节，而是11个Entry,这个Entry是 
   //实现链表的关键结构 
   //这里的0.75代表的是装载因子 
this(11, 0.75f); 
} 
[java] view plaincopy
//这里均是一些定义 
public HashMap() { 
//这个默认的装载因子也是0.75 
     this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; 
//默认的痤为0.75*16 
     threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); 
//这里开始是默认的初始化大小，这里大小是16 
     table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; 
     init(); 
} 
从上面的代码中，可以看出的是两者的默认大小是不同的，一个是11，一个是16
区别6内存的扩容方式，看一看源代码也是很清楚的，其实区别是不大的，看到网上一哥们写的，说两者有区别，其实真正深入源码，区别真不大，一个是2*oldCapacity+1, 一个是2*oldCapacity,你说大吗:）


[java] view plaincopy
//Hashtable中调整内存的函数，这个函数没有synchronize关键字，但是protected呦 
protected void rehash() { 
    //获取原来的表大小 
    int oldCapacity = table.length; 
    Entry[] oldMap = table; 
  //设置新的大小为2*oldCapacity+1 
    int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1; 
    //开设空间 
    Entry[] newMap = new Entry[newCapacity]; 
  //以下就不用管了。。。 
    modCount++; 
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); 
    table = newMap; 
 
    for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) { 
        for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) { 
        Entry<K,V> e = old; 
        old = old.next; 
 
        int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity; 
        e.next = newMap[index]; 
        newMap[index] = e; 
        } 
    } 
    } 
[java] view plaincopy
//HashMap中要简单的多了，看看就知道了 
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { 
Entry<K,V> e = table[bucketIndex]; 
       table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); 
       //如果超过了阀值 
       if (size++ >= threshold) 
       //就将大小设置为原来的2倍 
           resize(2 * table.length); 
   } 
是吧，没什么区别吧
对于区别7的哈希值计算方法的不同，源码面前，同样是了无秘密


[java] view plaincopy
//Hashtable中可以看出的是直接采用关键字的hashcode作为哈希值 
int hash = key.hashCode(); 
//然后进行模运算，求出所在哗然表的位置  
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; 
[java] view plaincopy
//HashMap中的实现 
//这两行代码的意思是先计算hashcode,然后再求其在哈希表的相应位置       
int hash = hash(key.hashCode()); 
int i = indexFor(hash, table.length); 
上面的HashMap中可以看出关键在两个函数hash与indexFor
源码如下:


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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). 
    //这个我就不多说了，>>>这个是无符号右移运算符，可以理解为无符号整型 
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12); 
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4); 
} 
[java] view plaincopy
//求位于哈希表中的位置 
static int indexFor(int h, int length) { 
     return h & (length-1); 
}