【面试高频】 HashMap, HashTable,ConcurrentHashMap 之间的区别

1.核心特性区别

2.锁机制与并发原理区别

[2.1 HashMap(无锁)](#2.1 HashMap(无锁))

[2.2 HashTable(全局独占锁)](#2.2 HashTable(全局独占锁))

[2.3 ConcurrentHashMap：细粒度锁 + 无锁并发（性能最优）](#2.3 ConcurrentHashMap：细粒度锁 + 无锁并发（性能最优）)

3.疑惑解答

[1. 为什么 HashMap 允许 null 键值，而另外两者不允许？](#1. 为什么 HashMap 允许 null 键值，而另外两者不允许？)

[2. 为什么不推荐用 HashTable？](#2. 为什么不推荐用 HashTable？)

4.常见面试题

我们在学习Java的过程中，通常遇到算法类的问题时会用到HashMap 的数据结构，在单线程的情况下，HashMap确实是最优选；但如果是多线程，那么HashMap就会造成一定的线程安全问题，所以为了解决线程安全问题，引入HashTable 和ConcurrentHashMap就可以更好的应对线程安全问题。

1.核心特性区别

HashMap：非线程安全 ，允许key值为null（但只能1个key为null），单线程下性能高，适用于单线程的所有情况，适合日常开发。

**HashTable：**线程安全 ，不允许key值为null，锁密度极大，性能极低，已过时废弃。

ConcurrentHashMap：线程安全 ，性能优异，不允许key值为null，极大降低了锁冲突概率，专为多线程高并发场景设计，代替HashTable并发容器。

2.锁机制与并发原理区别

三者最大的差异本质是线程安全的实现方式不同，直接决定性能高低：

2.1 HashMap(无锁)

全程没有任何锁机制，单线程高效读写。但是在多线程环境下，会出现数据覆盖、扩容死循环、元素丢失等线程安全问题，记住，HashMap绝对不能直接用于多线程场景。

2.2 HashTable(全局独占锁)

HashTable 所有增删改查方法都直接加synchronized全局对象锁，同一时间只有一个线程能操作哈希表。无论读写、操作哪个数据，都会阻塞其他所有线程，锁粒度极大、并发度为 1，高并发场景下竞争激烈、性能极差。

从上图的源码中就可以看出HashTable就是给所有的方法都暴力的加上synchronized关键字，物极必反，线程安全性确实保证了，但是大大提高了锁冲突的概率，所有效率极低。

2.3 ConcurrentHashMap：细粒度锁 + 无锁并发（性能最优）

专门为高并发优化而设计的，摒弃 HashTable 的全局锁，实现读写分离、高并发并行：

**✅JDK1.7（分段锁）：**将容器分为 16 个独立 Segment，多线程可同时操作不同分段，互不阻塞，并发度提升 16 倍

✅JDK1.8（桶级锁 + CAS）： 读操作无锁（依靠 volatile 保证可见性），写操作仅锁定当前操作的数组桶，其他桶可正常并发读写；结合 CAS 无锁操作，极大降低锁竞争

✅迭代器为弱一致性，遍历过程中数据修改不会抛出并发修改异常，适配并发遍历场景

3.疑惑解答

1. 为什么 HashMap 允许 null 键值，而另外两者不允许？

**HashMap：**单线程场景，null 键会固定存储在数组下标 0 位置，开发者可清晰区分 null 键和普通键，无并发歧义。

**HashTable/ConcurrentHashMap：**多线程场景下，无法区分「key 为 null」和「key 不存在」两种情况，会导致业务逻辑歧义；同时 null 操作会触发空指针异常，因此直接禁止 null 键值，规避并发隐患。

2. 为什么不推荐用 HashTable？

HashTable 存在致命缺陷：全局锁导致并发性能极差，无红黑树优化、结构老旧、不支持 null 值，且官方已标记过时。多线程场景优先使用 ConcurrentHashMap，单线程优先 HashMap，完全可以替代 HashTable 所有使用场景。

4.常见面试题

💬ConcurrentHashMap 的读是否要加锁，为什么？

答：读操作没有加锁，目的是为了进一步降低锁冲突的概率。为了保证读到刚修改的数据，搭配了 volatile 关键字。

💬介绍下 ConcurrentHashMap 的锁分段技术？

**答：**这个是 Java1.7 中采取的技术，Java1.8 中已经不再使用了。简单的说就是把若干个哈希桶分成一个 "段"(Segment)，针对每个段分别加锁。目的也是为了降低锁竞争的概率。当两个线程访问的数据恰好在同一个段上的时候，才触发锁竞争。

💬 ConcurrentHashMap 在 jdk1.8 做了哪些优化？

答：取消了分段锁，直接给每个哈希桶 (每个链表) 分配了一个锁 (就是以每个链表的头结点对象作为锁对象)。将原来数组 + 链表的实现方式改进成数组 + 链表 / 红黑树的方式。当链表较长的时候 (大于等于 8 个元素) 就转换成红黑树。

💬 Hashtable 和 HashMap、ConcurrentHashMap 之间的区别？

答：

HashMap: 线程不安全，key 允许为 null

Hashtable: 线程安全，使用 synchronized 锁 Hashtable 对象，效率较低，key 不允许为 null。

ConcurrentHashMap: 线程安全，使用 synchronized 锁每个链表头结点，锁冲突概率低，充分利用 CAS 机制，优化了扩容方式，key 不允许为 null。

总结下来就是，单线程选HashMap，多线程选ConcurrentHashMap，HashTable性能最低一般不采用。觉得有帮助的小伙伴不妨点个关注再走叭~