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

//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

//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 {

//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

//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;
    }

//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：

 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);
 }

//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:）

//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;
        }
    }
    }

//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

//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;

//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:

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);
}

//求位于哈希表中的位置
 static int indexFor(int h, int length) {
     return h & (length-1);
 }