HashMap HashTable HashSet区别剖析

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

 

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  1. //HashSet类的部份源代码  
  2. public class HashSet<E>  
  3.     extends AbstractSet<E>  
  4.     implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable  
  5. {   //用于类的序列化，可以不用管它  
  6.     static final long serialVersionUID = -5024744406713321676L;  
  7.     //从这里可以看出HashSet类里面真的是采用HashMap来实现的  
  8.     private transient HashMap<E,Object> map;  
  9.   
  10.     // Dummy value to associate with an Object in the backing Map  
  11.     //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  
  12.     private static final Object PRESENT = new Object();  
  13.   
  14.     /** 
  15.      * Constructs a new, empty set; the backing <tt>HashMap</tt> instance has 
  16.      * default initial capacity (16) and load factor (0.75). 
  17.      */  
  18.     //这里是一个构造函数，开构生成一个HashMap对象，用来存放数据  
  19.     public HashSet() {  
  20.     map = new HashMap<E,Object>();  
  21.     }  
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

 

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  1. //从这里可以看得出Hashtable是继承于Dictionary,实现了Map接口  
  2. public class Hashtable<K,V>  
  3.     extends Dictionary<K,V>  
  4.     implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {  
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  1. //这里可以看出的是HashMap是继承于AbstractMap类，实现了Map接口  
  2. //因此与Hashtable继承的父类不同  
  3. public class HashMap<K,V>  
  4.     extends AbstractMap<K,V>  
  5.     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

 

 

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  1. //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  
  2. //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  
  3. //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     
  4. public synchronized V put(K key, V value) {  
  5.     // Make sure the value is not null  
  6.     //如果值为空的，则会抛出异常  
  7.     if (value == null) {  
  8.         throw new NullPointerException();  
  9.     }  
  10.   
  11.     // Makes sure the key is not already in the hashtable.  
  12.     Entry tab[] = table;  
  13.     //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  
  14.     int hash = key.hashCode();  
  15.     //获取键据所在的哈希表的位置  
  16.     int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;  
  17.     //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  
  18.     for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {  
  19.         //如果向Hashtable中增加同一个元素时，则会重新更新元素的值   
  20.         if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {  
  21.                 V old = e.value;  
  22.                 e.value = value;  
  23.                 return old;  
  24.         }  
  25.     }  
  26.     //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  
  27.     modCount++;  
  28.     if (count >= threshold) {  
  29.         // Rehash the table if the threshold is exceeded  
  30.         rehash();  
  31.   
  32.             tab = table;  
  33.             index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;  
  34.     }  
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  1. //HashMap中的实现则相对来说要简单的很多了，如下代码  
  2. //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  
  3.     public V put(K key, V value) {  
  4.     //对于键是空时，将向Map中放值一个null-value构成的键值对  
  5.     //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。  
  6.         if (key == null)  
  7.             return putForNullKey(value);  
  8.     //算出键所在的哈希表的位置  
  9.         int hash = hash(key.hashCode());  
  10.         int i = indexFor(hash, table.length);  
  11.     //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  
  12.         for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
  13.             Object k;  
  14.             //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  
  15.             if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
  16.                 V oldValue = e.value;  
  17.                 e.value = value;  
  18.                 e.recordAccess(this);  
  19.                 return oldValue;  
  20.             }  
  21.         }  
  22.         //开始增加元素  
  23.         modCount++;  
  24.         addEntry(hash, key, value, i);  
  25.         return null;  
  26.     }  
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：

 

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  1.  public Hashtable() {  
  2.    //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  
  3.    //实现链表的关键结构  
  4.    //这里的0.75代表的是装载因子  
  5. this(11, 0.75f);  
  6.  }  
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  1. //这里均是一些定义  
  2.  public HashMap() {  
  3.  //这个默认的装载因子也是0.75  
  4.      this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;  
  5.  //默认的痤为0.75*16  
  6.      threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);  
  7.  //这里开始是默认的初始化大小，这里大小是16  
  8.      table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];  
  9.      init();  
  10.  }  
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:）

 

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  1. //Hashtable中调整内存的函数，这个函数没有synchronize关键字，但是protected呦  
  2. protected void rehash() {  
  3.     //获取原来的表大小  
  4.     int oldCapacity = table.length;  
  5.     Entry[] oldMap = table;  
  6.   //设置新的大小为2*oldCapacity+1  
  7.     int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1;  
  8.     //开设空间  
  9.     Entry[] newMap = new Entry[newCapacity];  
  10.   //以下就不用管了。。。  
  11.     modCount++;  
  12.     threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);  
  13.     table = newMap;  
  14.   
  15.     for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {  
  16.         for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {  
  17.         Entry<K,V> e = old;  
  18.         old = old.next;  
  19.   
  20.         int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;  
  21.         e.next = newMap[index];  
  22.         newMap[index] = e;  
  23.         }  
  24.     }  
  25.     }  
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  1. //HashMap中要简单的多了，看看就知道了  
  2. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
  3. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];  
  4.        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);  
  5.        //如果超过了阀值  
  6.        if (size++ >= threshold)  
  7.        //就将大小设置为原来的2倍  
  8.            resize(2 * table.length);  
  9.    }  
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

 

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  1. //Hashtable中可以看出的是直接采用关键字的hashcode作为哈希值  
  2. int hash = key.hashCode();  
  3. //然后进行模运算，求出所在哗然表的位置   
  4. int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;  
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  1. //HashMap中的实现  
  2. //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        
  3. int hash = hash(key.hashCode());  
  4. 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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  1. static int hash(int h) {  
  2.     // This function ensures that hashCodes that differ only by  
  3.     // constant multiples at each bit position have a bounded  
  4.     // number of collisions (approximately 8 at default load factor).  
  5.     //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  
  6.     h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);  
  7.     return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);  
  8. }  
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  1. //求位于哈希表中的位置  
  2.  static int indexFor(int h, int length) {  
  3.      return h & (length-1);  
  4.  } 
 
 
posted @ 2016-04-21 12:48  dangzhenjiuhao  阅读(230)  评论(0)  编辑  收藏  举报