基于hash算法的三个集合HashTable,HashSet和HashMap详解

位运算符

下表列出了位运算符的基本运算，假设整数变量 A 的值为 60 和变量 B 的值为 13：

public class Test {
  public static void main(String[] args) {
     int a = 60; /* 60 = 0011 1100 */ 
     int b = 13; /* 13 = 0000 1101 */
     int c = 0;
     c = a & b;       /* 12 = 0000 1100 */
     System.out.println("a & b = " + c );
 
     c = a | b;       /* 61 = 0011 1101 */
     System.out.println("a | b = " + c );
 
     c = a ^ b;       /* 49 = 0011 0001 */
     System.out.println("a ^ b = " + c );
 
     c = ~a;          /*-61 = 1100 0011 */
     System.out.println("~a = " + c );
 
     c = a << 2;     /* 240 = 1111 0000 */
     System.out.println("a << 2 = " + c );
 
     c = a >> 2;     /* 15 = 1111 */
     System.out.println("a >> 2  = " + c );
  
     c = a >>> 2;     /* 15 = 0000 1111 */
     System.out.println("a >>> 2 = " + c );
  }
} 

Hashtable和HashMap　　

      区别一：继承的父类不同

　　Hashtable 继承自 Dictionary 类，而 HashMap 继承自AbstractMap 类。但二者都实现了 Map 接口。

　　区别二：线程安全性不同

　　Hashtable 中的方法是 Synchronize 的，而 HashMap 中的方法在缺省情况下是非 Synchronize 的。

　　区别三：是否提供 contains 方法

　　HashMap 把 Hashtable 的 contains 方法去掉了，改成containsValue 和 containsKey，因为 contains 方法容易让人引起误解。
　　Hashtable 则保留了 contains，containsValue 和 containsKey三个方法，其中 contains 和 containsValue 功能相同。

　　区别四：**key 和 value 是否允许 null 值 （面试比较喜欢问）

　　其中 key 和 value 都是对象，并且不能包含重复 key，但可以包含重复的 value。

　　Hashtable 中，key 和 value 都不允许出现 null 值。

　　HashMap 中，null 可以作为键，这样的键只有一个；可以有一个或多个键所对应的值为 null。当 get()方法返回 null值时，可能是 HashMap 中没有该键，也可能使该键所对应的值为 null。因此，在 HashMap 中不能由 get()方法来判断 HashMap 中是否存在某个键， 而应该用 containsKey()方法来判断。

　　区别五：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。

    static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

　　区别六：内部实现使用的数组初始化和扩容方式不同

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

HashMap和HashSet区别

//HashSet底层用来存储元素的结构,实际上使用HashMap来存储
private transient HashMap<E,Object> map;
 
//HashMap中的value值,HashSet只关注key值,所以所有的value值都为Object对象
private static final Object PRESENT = new Object();
 
 
//HashSet的无参构造,直接创建了一个HashMap对象
public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
}
 
//指定初始化容量和负载因子
public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
}
 
//给定初始化容量
public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
}
 
public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16));
        addAll(c);
}

可以看到 HashSet的构造方法底层都是调用 HashMap的构造方法, 所以HashSet底层实际上是使用 HashMap 来作为存储结构.

当使用无参构造创建 HashSet对象时, 其实调用了 HashMap的无参构造创建了一个 HashMap对象, 所以 HashSet 的初始化容量也为16, 负载因子也为 0.75.

再来看看 HashSet 的 add() 方法的实现:

    public boolean add(E e) {
        return map.put(e, PRESENT)==null;
    }

可以看到 HashSet 的 add() 方法底层实际也是调用了 HashMap 的 put() 方法, 这里的key为我们传入的将要添加到 set集合中的元素, 而value值则为 PERSENT,其实就是上面分析的 HashSet类中的一个静态字段, 默认为 Object对象.

HashSet并不关注value元素, 只使用 HashMap来存储 key元素, 这就使得 HashSet判断元素相等的条件与 HashMap中 key相等的条件其实是一样的, 两个元素的 hashCode值相同且通过equals()方法比较返回 true.

所以HashSet应该重写 equals()和hashCode()方法, 两个元素的 HashCode相同, 保证通过equals() 方法比较返回 true.

总结一下HashSet和HashMap的区别:
(1)HashSet实现了Set接口, 仅存储对象; HashMap实现了 Map接口, 存储的是键值对.

(2)HashSet底层其实是用HashMap实现存储的, HashSet封装了一系列HashMap的方法. 依靠HashMap来存储元素值,(利用hashMap的key键进行存储), 而value值默认为Object对象. 所以HashSet也不允许出现重复值, 判断标准和HashMap判断标准相同, 两个元素的hashCode相等并且通过equals()方法返回true.