在 Java 中,Hashtable 和 HashMap 都是用于存储键值对的哈希表实现类,继承自 Map 接口。虽然它们都提供了类似的功能,但它们在性能、线程安全性、支持的特性等方面存在一些显著的区别。了解这些差异有助于在开发过程中选择适合的集合类。
1. 线程安全性
1.1 Hashtable
Hashtable是线程安全 的。在多线程环境下,Hashtable使用**同步(Synchronized)**机制来确保每次只有一个线程能访问它的内部数据。- 这种同步机制会使得
Hashtable在并发环境下能够避免数据不一致问题,但也会显著影响性能。因为在同一时间只有一个线程能够访问它的任意部分,导致线程在进行读写操作时会发生阻塞。
1.2 HashMap
HashMap是非线程安全 的。在多线程环境中,多个线程对HashMap进行修改时会产生不确定的结果,因此无法保证数据的一致性。- 如果需要在多线程环境中使用
HashMap,通常会使用外部同步手段(如Collections.synchronizedMap()或ReentrantLock)来确保线程安全。
小结:
Hashtable是线程安全的,但性能较差。HashMap是非线程安全的,适合单线程或外部进行同步的情况。
2. 性能
2.1 Hashtable
由于 Hashtable 在每个操作上都进行同步,它在并发环境下会产生额外的性能开销。每次线程需要等待对 Hashtable 的访问,导致并发性能差。
2.2 HashMap
HashMap 由于不进行同步控制,它的性能通常优于 Hashtable,尤其在单线程环境下,或者在使用外部同步机制时。没有同步开销,读取和写入速度较快。
小结:
Hashtable的性能较差,适合较低并发的场景。HashMap的性能更高,适合高并发的场景(需要外部同步)。
3. 空键和空值的支持
3.1 Hashtable
Hashtable不允许键或值为null。如果你尝试使用null作为键或值插入到Hashtable中,将会抛出NullPointerException异常。
3.2 HashMap
HashMap允许一个null键和多个null值。null键会被存储在哈希表的第一个位置,而多个null值则可以正常存储。
小结:
Hashtable不允许null键和值。HashMap允许一个null键和多个null值。
4. 迭代器的不同
4.1 Hashtable
Hashtable使用的是传统的Enumerator迭代器,虽然Hashtable的keySet()和entrySet()方法返回的是Iterator,但它的底层实现是基于Enumerator的。Enumerator是在Vector和Hashtable中早期使用的一种迭代机制,但它已经过时,不支持remove()操作,也没有在迭代时抛出ConcurrentModificationException异常。
4.2 HashMap
HashMap使用的是现代的Iterator,它支持快速失败机制(fail-fast),即当集合结构在迭代过程中被修改时,会抛出ConcurrentModificationException异常。- 迭代时,如果其他线程在修改
HashMap,Iterator会抛出异常。
小结:
Hashtable使用的是过时的Enumerator,不支持并发修改。HashMap使用支持并发修改检查的Iterator。
5. 扩容策略
5.1 Hashtable
Hashtable在初次加载时,默认的初始容量为 11,负载因子为 0.75。扩容时会将容量扩大为原来的两倍,并且在扩容过程中会进行同步,导致性能进一步下降。- 扩容过程是全表锁定的,可能影响并发性能。
5.2 HashMap
HashMap的默认初始容量为 16,负载因子为 0.75。与Hashtable相比,HashMap在扩容时的效率更高。扩容时会将容量扩大为原来的两倍。HashMap的扩容也是线程不安全的,但它的性能优于Hashtable,特别是在扩容操作中不需要全表加锁。
小结:
Hashtable的扩容性能较差,尤其在高并发时。HashMap的扩容性能更好,适合高并发场景。
6. 类的继承关系
6.1 Hashtable
Hashtable继承自Dictionary类,而Dictionary是一个过时的类,已经不再推荐使用。Hashtable实现了Map接口,但由于它继承自Dictionary,其设计较为老旧。
6.2 HashMap
HashMap直接实现了Map接口,并且不依赖于Dictionary类,是现代 Java 集合框架的标准实现类。HashMap是基于哈希表的实现,通常比Hashtable更灵活和高效。
小结:
Hashtable继承自过时的Dictionary类。HashMap直接实现Map接口,符合现代 Java 集合设计。
7. 总结
| 特性 | Hashtable |
HashMap |
|---|---|---|
| 线程安全性 | 线程安全(使用同步) | 非线程安全 |
| 性能 | 由于同步机制,性能较差 | 性能较好,尤其在单线程下 |
| 空键和空值支持 | 不允许 null 键和值 |
允许 null 键和多个 null 值 |
| 迭代器 | 使用过时的 Enumerator,不支持并发修改 |
使用现代的 Iterator,支持并发修改检查 |
| 扩容机制 | 扩容时全表加锁,性能较差 | 扩容时不加锁,性能优越 |
| 类的继承关系 | 继承自 Dictionary 类 |
继承自 Map 接口,符合现代设计 |
结论
- 在现代 Java 开发中,
Hashtable已经不再被推荐使用。由于其线程安全的机制,它的性能在高并发场景下不如HashMap,而且使用过时的Dictionary类。 HashMap是更现代、更高效的选择,适用于大多数应用场景,尤其是在单线程环境或通过外部同步确保线程安全的情况下。如果需要线程安全的集合,推荐使用ConcurrentHashMap,它提供了更好的并发性能和线程安全性。