HashMap、HashTable与ConcurrentHash
上节我们介绍了一些hash表的概念，主要是涉及到hash表的存储方式。
那么，在我们实际开发当中，常用的hash表有哪些呢？主要就包括HashMap、HashTable和ConcurrentHashMap。那么，它们之间又有什么异同点呢？
今天，我们就从源码的角度来剖析一下这三者。
首先，我们先看HashMap，这也是我们java开发中最常用的一种hash表了。
先看构造，
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
官方注释说的是初始化一个空的HashMap，默认大小为16，扩容因子为0.75。什么叫扩容因子呢？就是说当数据量达到了总容量的0.75的时候就准备扩容了。那么，扩容到多大呢？继续往下看。
我们再看put方法，
public V put(K key, V value) {
return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
首先对key求hash值，也就是我们上节所讲到的hash函数
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
从这里可以看出，hashmap的key是可以为null的，并且当key为空的时候，实际上是存放是在0对应的位置。
继续看 putVal函数
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
boolean evict) {
Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
n = (tab = resize()).length;
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
else {
Node<K,V> e; K k;
if (p.hash == hash &&
((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
e = p;
else if (p instanceof TreeNode)
e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
else {
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
}
if (e != null) { // existing mapping for key
V oldValue = e.value;
if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
e.value = value;
afterNodeAccess(e);
return oldValue;
}
}
++modCount;
if (++size > threshold)
resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;
}
这么一大段，我们从上往下走：
从源码可以看出，hashmap存储数据主要是由一个Node<k,v>数组来完成的，对应源码中的table成员变量。
首先，当第一次往hashMap存数据时，table为空，所以就命中了第一个if语句，进而调用了resize方法。我们进到里面看一下：
final Node<K,V>[] resize() {
Node<K,V>[] oldTab = table;
int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
int oldThr = threshold;
int newCap, newThr = 0;
if (oldCap > 0) {
if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
threshold = Integer.MAX_VALUE;
return oldTab;
}
else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
newCap = oldThr;
else { // zero initial threshold signifies using defaults
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}
if (newThr == 0) {
float ft = (float)newCap * loadFactor;
newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
(int)ft : Integer.MAX_VALUE);
}
threshold = newThr;
@SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
table = newTab;
if (oldTab != null) {
for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
Node<K,V> e;
if ((e = oldTab[j]) != null) {
oldTab[j] = null;
if (e.next == null)
newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
else if (e instanceof TreeNode)
((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
else { // preserve order
Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
Node<K,V> next;
do {
next = e.next;
if ((e.hash & oldCap) == 0) {
if (loTail == null)
loHead = e;
else
loTail.next = e;
loTail = e;
}
else {
if (hiTail == null)
hiHead = e;
else
hiTail.next = e;
hiTail = e;
}
} while ((e = next) != null);
if (loTail != null) {
loTail.next = null;
newTab[j] = loHead;
}
if (hiTail != null) {
hiTail.next = null;
newTab[j + oldCap] = hiHead;
}
}
}
}
}
return newTab;
}
从上面可以看出：当table为空的时候，oldCap为0，进而走到了else里面，也就应证了构造函数的注释。从而对table进行了赋值，是一个空的长度为16的hashmap。然后初始化一个Node并将其放入到对应hash值的索引位置。当hashmap中存在数据时，table也就不为空，那么就找对应hash值的索引。这里存在2种情况：
1.对应索引上的指向的node为空，那么就将new出来的node放到对应的索引位置即可。
2.当索引位置上的node不为空，则判断node对应的key与我们要存储的key是否相同：若相同则替换对应的value就ok了；若不同，则沿着node链表往下找，要么找到相同的替换value，要么找到链表的尾部，将node存入尾部。当链表过于长度大于等于8的时候，将链表转换为红黑树，这是java8里面新增的，至于红黑树又是什么我们后面再讲。
最后，当我们的table的容量达到12的时候，也就是0.75的时候，我们就要对其进行扩容了。
上面我们分析了hashmap的构造和put方法，我们再来看一下hashTable：
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
if (initialCapacity==0)
initialCapacity = 1;
this.loadFactor = loadFactor;
table = new HashtableEntry<?,?>[initialCapacity];
// Android-changed: Ignore loadFactor when calculating threshold from initialCapacity
// threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
threshold = (int)Math.min(initialCapacity, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
可以看到，hashtable与hashmap的存储方式非常相似，数据也是由一个数组存储的，虽然它们初始的大小不一样，hashtable是11.
hashtable的数据存在一个HashtableEntry数组里面，我们来看一下HashtableEntry的数据结构
private static class HashtableEntry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
// END Android-changed: Renamed Entry -> HashtableEntry.
final int hash;
final K key;
V value;
HashtableEntry<K,V> next;
protected HashtableEntry(int hash, K key, V value, HashtableEntry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
再看看hashmap中table数组对应的数据结构
static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Node<K,V> next;
Node(int hash, K key, V value, Node<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
我就问你像不像？简直就是一模一样。
那么，他俩的区别到底在哪呢？我们看一下put方法
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
HashtableEntry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
HashtableEntry<K,V> entry = (HashtableEntry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
看见关键字了吗？synchronized！！！这代表什么？这代表hashtable是线程安全的。这就是它们俩的主要区别。当然，线程安全相对来说性能就会差一点，但还好。如果在不考虑线程安全的情况下我们用hashmap，效率更高。但是当我们有多个线程需要去修改删除获取数据的时候，那么我们还是用hashtable。
对于hashmap的线程安全问题，java5开始推出了ConcurrentHashMap。这个数据结构大家可以去了解一下，它是如何做到线程安全的。也可以看看这篇文章ConcurrentHashMap (JDK7) 详解
