Hashmap&Hashtable
HashMap和HashTable的区别一种比较简单的回答是：
| HashMap | HashTable |
|---|---|
| 非线程安全的 | 线程安全的 |
| 键和值都允许有null存在 | 都不允许 |
| 效率高 | 效率低 |
- HashMap是非线程安全的，HashTable是线程安全的，内部的方法基本都经过synchronized修饰。
- 因为同步、哈希性能等原因，性能肯定是HashMap更佳，因此HashTable已被淘汰。
- HashMap允许有null值的存在，而在HashTable中put进的键值只要有一个null，直接抛出NullPointerException。
- HashMap默认初始化数组的大小为16，HashTable为11。前者扩容时乘2，使用位运算取得哈希，效率高于取模。而后者为乘2加1，都是素数和奇数，这样取模哈希结果更均匀。
1. HashMap
Java中的数据存储方式有两种结构，一种是数组，另一种就是链表。
- 数组的特点是连续空间，寻址迅速，但是在增删元素的时候会有较大幅度的移动，所以总结其特点是查询速度快，增删较慢。
- 链表由于空间不连续，寻址困难，增删元素只需修改指针，所以链表的特点是查询速度慢、增删快。
哈希表则总结了如上两者的各自优势。
哈希表是由数组+链表组成的，每个元素存储的是一个链表的头结点，通过功能类似于hash(key.hashCode())%len的操作，获得要添加的元素所要存放的的数组位置。
HashMap的哈希算法实际操作是通过位运算，比取模运算效率更高，同样能达到使其分布均匀的目的。
键值对所存放的数据结构其实是HashMap中定义的一个Entity内部类，数组来实现的，属性有key、value和指向下一个Entity的next。
2. HashTable
- Hashtable 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
- Hashtable 继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
- Hashtable 的函数都是同步的，这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。
但，HashTable已经被淘汰了，不要在代码中再使用它。
If a thread-safe implementation is not needed, it is recommended to use HashMap in place of Hashtable. If a thread-safe highly-concurrent implementation is desired, then it is recommended to use java.util.concurrent.ConcurrentHashMap in place of Hashtable.
简单来说就是，如果你不需要线程安全，那么使用HashMap，如果需要线程安全，那么使用ConcurrentHashMap。HashTable已经被淘汰了，不要在新的代码中再使用它。
3. 比较
3.1 数据结构
HashMap/HashTable内部用Entry数组实现哈希表，而对于映射到同一个哈希桶（数组的同一个位置）的键值对，使用Entry链表来存储(解决hash冲突)。
HashMap
/**
* The table, resized as necessary. Length MUST Always be a power of two.
*/
transient Entry<K,V>[] table = (Entry<K,V>[]) EMPTY_TABLE;
HashTable
/**
* The hash table data.
*/
private transient Entry<K,V>[] table;
3.2 算法
HashMap/HashTable还需要有算法来将给定的键key，映射到确定的hash桶（数组位置）。需要有算法在哈希桶内的键值对多到一定程度时，扩充哈希表的大小（数组的大小）。
1. 初始容量大小和每次扩充容量大小的不同
HashMap
// 哈希表默认初始大小为2^4=16
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
// 每次扩充为原来的2n
if ((size >= threshold) && (null != table[bucketIndex])) {
resize(2 * table.length);
}
HashTable
// 哈希表默认初始大小为11
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry<K,V>[] oldMap = table;
// 每次扩容为原来的2n+1
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
// ...
}
HashMap默认的初始化大小为16，之后每次扩充为原来的2倍。HashTable默认的初始大小为11，之后每次扩充为原来的2n+1。
如果在创建时给定了初始化大小，那么HashTable会直接使用你给定的大小，而HashMap会将其扩充为2的幂次方大小。
HashTable会尽量使用素数、奇数。而HashMap则总是使用2的幂作为哈希表的大小。
我们知道当哈希表的大小为素数时，简单的取模哈希的结果会更加均匀，所以单从这一点上看，HashTable的哈希表大小选择，似乎更高明些。但另一方面我们又知道，在取模计算时，如果模数是2的幂，那么我们可以直接使用位运算来得到结果，效率要大大高于做除法。所以从hash计算的效率上，又是HashMap更胜一筹。
事实就是HashMap为了加快hash的速度，将哈希表的大小固定为了2的幂。当然这引入了哈希分布不均匀的问题，所以HashMap为解决这问题，又对hash算法做了一些改动。
HashMap
int hash = hash(key);
int i = indexFor(hash, table.length);
// 在计算了key.hashCode()之后，做了一些位运算来减少哈希冲突
final int hash(Object k) {
int h = hashSeed;
if (0 != h && k instanceof String) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
}
h ^= k.hashCode();
// 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).
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
// 取模不再需要做除法
static int indexFor(int h, int length) {
// assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
return h & (length-1);
}
HashTable
// hash 不能超过Integer.MAX_VALUE 所以要取其最小的31个bit
int hash = hash(key);
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 直接计算key.hashCode()
private int hash(Object k) {
// hashSeed will be zero if alternative hashing is disabled.
return hashSeed ^ k.hashCode();
}
HashMap由于使用了2的幂次方，所以在取模运算时不需要做除法，只需要位的与运算就可以了。但是由于引入的hash冲突加剧问题，HashMap在调用了对象的hashCode方法之后，又做了一些位运算在打散数据。
3.3 HashTable和ConCurrentHashMap的对比
ConcurrentHashMap是线程安全的HashMap的实现。
HashTable里使用的是synchronized关键字，这其实是对对象加锁，锁住的都是对象整体，当Hashtable的大小增加到一定的时候，性能会急剧下降，因为迭代时需要被锁定很长的时间。
ConcurrentHashMap算是对上述问题的优化，其构造函数如下，默认传入的是16，0.75，16。
public ConcurrentHashMap(int paramInt1, float paramFloat, int paramInt2) {
//…
int i = 0;
int j = 1;
while (j < paramInt2) {
++i;
j <<= 1;
}
this.segmentShift = (32 - i);
this.segmentMask = (j - 1);
this.segments = Segment.newArray(j);
//…
int k = paramInt1 / j;
if (k * j < paramInt1)
++k;
int l = 1;
while (l < k)
l <<= 1;
for (int i1 = 0; i1 < this.segments.length; ++i1)
this.segments[i1] = new Segment(l, paramFloat);
}
public V put(K paramK, V paramV) {
if (paramV == null)
throw new NullPointerException();
int i = hash(paramK.hashCode()); //这里的hash函数和HashMap中的不一样
return this.segments[(i >>> this.segmentShift & this.segmentMask)].put(paramK, i, paramV, false);
}
ConcurrentHashMap引入了分割(Segment)，上面代码中的最后一行其实就可以理解为把一个大的Map拆分成N个小的HashTable，在put方法中，会根据hash(paramK.hashCode())来决定具体存放进哪个Segment，如果查看Segment的put操作，我们会发现内部使用的同步机制是基于lock操作的，这样就可以对Map的一部分（Segment）进行上锁，这样影响的只是将要放入同一个Segment的元素的put操作，保证同步的时候，锁住的不是整个Map（HashTable就是这么做的），相对于HashTable提高了多线程环境下的性能，因此HashTable已经被淘汰了。
