8. HashMap 和 ConcurrentHashMap、 Hashtable 的区别

HashMap、ConcurrentHashMap和Hashtable都是Java中用于存储键值对的数据结构，它们之间有以下区别： 1. 线程安全性： - HashMap是非线程安全的，多个线程同时对HashMap进行操作可能会导致数据不一致的问题。 - Hashtable是线程安全的，它的所有方法都是同步的，可以在多线程环境下使用。 - ConcurrentHashMap是线程安全的，它通过分段锁（Segment）来实现并发访问，不同的线程可以同时访问不同的分段，从而提高并发性能。 2. 性能： - HashMap在单线程环境下性能较好，但在多线程环境下由于需要处理同步问题，性能相对较差。 - Hashtable在多线程环境下性能较差，因为所有方法都是同步的，会导致多个线程竞争锁。 - ConcurrentHashMap在多线程环境下性能较好，通过分段锁实现了更细粒度的并发控制。 3. 允许null值和null键： - HashMap允许存储null值和null键。 - Hashtable不允许存储null值和null键。 - ConcurrentHashMap允许存储null值和null键。 4. 继承关系： - HashMap和ConcurrentHashMap都是基于哈希表实现的。 - Hashtable是基于哈希表实现的Dictionary类的子类。 总结一下，HashMap在单线程环境下性能较好，允许存储null值和null键；ConcurrentHashMap适用于多线程环境下的高并发操作，允许存储null值和null键；Hashtable是线程安全的，但性能较差，不允许存储null值和null键。

### 关于 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的错误描述分析 #### 1. **默认初始容量** - `HashMap` 的默认初始容量为 16，负载因子为 0.75[^1]。 - `ConcurrentHashMap` 在 JDK 8 中也继承了这一特性，默认初始容量同样为 16，负载因子为 0.75[^4]。因此，关于两者默认初始容量和负载因子的描述是正确的。 #### 2. **线程安全性** - `HashMap` 不是线程安全的，这可能导致多线程环境下的数据覆盖等问题[^1]。 - `ConcurrentHashMap` 是线程安全的，通过分段锁（JDK 7）或 CAS + synchronized（JDK 8）实现了更高的并发性能[^3]。这部分描述也是正确的。 #### 3. **null 键值支持** - `HashMap` 支持一个 `null` 键和多个 `null` 值[^1]。 - `ConcurrentHashMap` 不支持 `null` 键和 `null` 值，因为它的设计目的是为了在多线程环境中保持一致性。这部分描述无误。 #### 4. **底层数据结构** - 在 JDK 8 中，`HashMap` 的底层数据结构为数组 + 链表 / 红黑树（当链表长度超过阈值时转换为红黑树）[^1]。 - 同样地，`ConcurrentHashMap` 在 JDK 8 中也采用了类似的数组 + 链表 / 红黑树结构，但在实现细节上有差异，例如使用 CAS 操作代替传统锁。这部分描述正确。 #### 5. **分段锁机制** - 在 JDK 7 中，`ConcurrentHashMap` 使用分段锁（Segment Locking），即将整个哈希表分为若干个 Segment，每个 Segment 类似一个小的 HashTable，从而减少了锁的竞争。 - 在 JDK 8 中，`ConcurrentHashMap` 已经摒弃了分段锁机制，转而采用 CAS + synchronized 实现更细粒度的锁控制[^4]。如果有人提到 JDK 8 中仍然使用分段锁，则属于错误描述。 #### 6. **哈希冲突处理** - 当发生哈希冲突时，`HashMap` 和 `ConcurrentHashMap` （JDK 8）都会先以链表存储节点，当链表长度达到一定阈值（默认为 8）时，会将链表转换为红黑树以提升查找效率[^4]。这部分描述正确。 #### 7. **初始化与扩容机制** - `HashMap` 和 `ConcurrentHashMap` 在 JDK 8 中的初始化容量、负载因子、扩容机制等方面基本一致。然而，`ConcurrentHashMap` 的扩容过程更加复杂，因为它需要考虑多线程环境下的同步问题。这部分描述正确。 --- ### 错误描述总结 - 如果提及 `ConcurrentHashMap` 在 JDK 8 中仍使用分段锁，则属于错误描述。实际上，JDK 8 中已经改为 CAS + synchronized 的方式来减少锁开销[^4]。 - 若认为 `ConcurrentHashMap` 支持 `null` 键或 `null` 值，则同样是错误的，因为这是其设计上的限制之一[^3]。 --- ### 示例代码对比 #### HashMap 示例 ```java import java.util.HashMap; public class HashMapExample { public static void main(String[] args) { HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put(null, 1); // 支持 null 键 map.put("key", null); // 支持 null 值 System.out.println(map); } } ``` #### ConcurrentHashMap 示例 ```java import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; public class ConcurrentHashMapExample { public static void main(String[] args) { ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>(); try { map.put(null, 1); // 抛出 NullPointerException } catch (NullPointerException e) { System.out.println("ConcurrentHashMap does not support null keys."); } try { map.put("key", null); // 抛出 NullPointerException } catch (NullPointerException e) { System.out.println("ConcurrentHashMap does not support null values."); } } } ``` --- ###