So sánh HashMap và Hashtable trong Java: Sự khác biệt chính và hiệu quả

Hiểu HashMap và Hashtable trong Java

Trong thế giới bộ sưu tập Java, HashMap và Hashtable là hai cấu trúc dữ liệu được sử dụng rộng rãi để lưu trữ các cặp khóa-giá trị. Mặc dù chúng có vẻ giống nhau nhưng chúng có những khác biệt rõ ràng có thể ảnh hưởng đến hiệu suất ứng dụng và độ an toàn của luồng. Hiểu những khác biệt này là rất quan trọng để lựa chọn đúng cho nhu cầu của bạn.

Bài viết này đi sâu vào những điểm khác biệt chính giữa HashMap và Hashtable, khám phá chức năng, hiệu quả và sự phù hợp của chúng đối với các ứng dụng không có luồng. Cuối cùng, bạn sẽ có ý tưởng rõ ràng hơn về cấu trúc dữ liệu nào sẽ được sử dụng trong trường hợp sử dụng cụ thể của mình.

Đi sâu vào triển khai HashMap và Hashtable

Kịch bản đầu tiên cung cấp sự so sánh trực tiếp giữa HashMap Và Hashtable trong Java. Tập lệnh bắt đầu bằng cách nhập các lớp cần thiết và tạo các phiên bản của cả hai cấu trúc dữ liệu. MỘT HashMap được khởi tạo và điền các cặp khóa-giá trị. Tương tự, một Hashtable được tạo ra và cư trú. Tập lệnh này sau đó thể hiện sự khác biệt cơ bản trong việc xử lý các giá trị null. HashMap.put() cho phép chèn giá trị null mà không gặp vấn đề gì, trong khi Hashtable.put() ném một NullPointerException nếu các khóa hoặc giá trị null được cố gắng thêm vào. Các try { ... } catch (NullPointerException e) các khối được sử dụng để minh họa hành vi này. Tập lệnh giúp nhà phát triển hiểu thời điểm và lý do cần cân nhắc giá trị null khi lựa chọn giữa hai cấu trúc dữ liệu này.

Kịch bản thứ hai tập trung vào việc kiểm tra hiệu suất của HashMap Và Hashtable trong môi trường không có luồng. Nó bắt đầu bằng cách khởi tạo cả hai bản đồ và đo thời gian cần thiết để chèn một triệu cặp khóa-giá trị bằng cách sử dụng System.nanoTime(). Phép đo thời gian có độ phân giải cao này giúp ghi lại thời gian chính xác được thực hiện cho các hoạt động. Kết quả được in ra bàn điều khiển, hiển thị hiệu suất tương đối. Tập lệnh cũng đo thời gian truy xuất cho cùng một bộ khóa từ cả hai cấu trúc dữ liệu. Bằng cách so sánh những khoảng thời gian này, nhà phát triển có thể đánh giá cấu trúc dữ liệu nào hoạt động tốt hơn trong các ứng dụng không có luồng. Tập lệnh này đặc biệt hữu ích cho việc điều chỉnh hiệu suất và hiểu được chi phí liên quan đến Hashtable do các phương pháp đồng bộ của nó.

So sánh HashMap và Hashtable: Sự khác biệt cốt lõi và trường hợp sử dụng

Triển khai Java để so sánh

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

public class MapComparison {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating a HashMap
        HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("1", "One");
        hashMap.put("2", "Two");
        hashMap.put("3", "Three");

        // Creating a Hashtable
        Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("A", "Apple");
        hashtable.put("B", "Banana");
        hashtable.put("C", "Cherry");

        // Displaying the HashMap
        System.out.println("HashMap: " + hashMap);

        // Displaying the Hashtable
        System.out.println("Hashtable: " + hashtable);

        // Checking for null values
        try {
            hashMap.put(null, "NullValue");
            System.out.println("HashMap allows null values: " + hashMap);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("HashMap does not allow null values");
        }
        try {
            hashtable.put(null, "NullValue");
            System.out.println("Hashtable allows null values: " + hashtable);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("Hashtable does not allow null values");
        }
    }
}

HashMap so với Hashtable: Hiệu suất trong môi trường đơn luồng

Kiểm tra hiệu suất Java cho các ứng dụng không có luồng

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        // Initializing the maps
        HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        Hashtable<Integer, Integer> hashtable = new Hashtable<>();

        // Adding elements to HashMap
        long startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashMap.put(i, i);
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("HashMap time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Adding elements to Hashtable
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashtable.put(i, i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("Hashtable time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Retrieving elements from HashMap
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashMap.get(i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("HashMap retrieval time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Retrieving elements from Hashtable
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashtable.get(i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("Hashtable retrieval time: " + (endTime - startTime) + " ns");
    }
}

HashMap và Hashtable: Đồng bộ hóa và An toàn luồng

Một trong những khác biệt chính giữa HashMap Và Hashtable là cách tiếp cận của họ để đồng bộ hóa và an toàn luồng. Hashtable được đồng bộ hóa, nghĩa là nó an toàn theo luồng và có thể được chia sẻ giữa nhiều luồng mà không gây ra sự cố tương tranh. Sự đồng bộ hóa này đạt được bằng cách đồng bộ hóa hầu hết các phương thức của nó, đảm bảo rằng chỉ một luồng có thể truy cập Hashtable tại bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên, điều này cũng gây ra chi phí hoạt động do cơ chế khóa, khiến Hashtable chậm hơn so với HashMap trong các kịch bản đơn luồng.

Ngược lại, HashMap không được đồng bộ hóa và do đó không an toàn cho luồng. Nếu một HashMap được truy cập đồng thời bởi nhiều luồng, sẽ có nguy cơ dữ liệu không nhất quán và điều kiện cạnh tranh. Để thực hiện một HashMap an toàn theo luồng, nhà phát triển có thể sử dụng Collections.synchronizedMap() để bọc nó trong một bản đồ được đồng bộ hóa hoặc họ có thể sử dụng ConcurrentHashMap lớp được giới thiệu trong Java 1.5, cung cấp hiệu suất tốt hơn bằng cách cho phép truy cập đồng thời vào các phần khác nhau của bản đồ. Điều này làm cho ConcurrentHashMap một sự lựa chọn hiệu quả hơn cho các ứng dụng đồng thời.

Câu hỏi thường gặp về HashMap và Hashtable

1. Sự khác biệt chính giữa HashMap và Hashtable là gì?
2. HashMap không được đồng bộ hóa và cho phép các khóa và giá trị null, trong khi Hashtable được đồng bộ hóa và không cho phép khóa hoặc giá trị null.
3. Cái nào nhanh hơn trong môi trường đơn luồng?
4. HashMap thường nhanh hơn trong môi trường đơn luồng do thiếu chi phí đồng bộ hóa.
5. Làm cách nào bạn có thể tạo một chuỗi HashMap an toàn?
6. Bằng cách sử dụng Collections.synchronizedMap() để bọc HashMap hoặc bằng cách sử dụng ConcurrentHashMap.
7. Hashtable có thể lưu trữ khóa hoặc giá trị null không?
8. KHÔNG, Hashtable không cho phép khóa hoặc giá trị null và sẽ ném ra một NullPointerException nếu cố gắng.
9. Khi nào bạn nên sử dụng Hashtable trên HashMap?
10. Sử dụng Hashtable khi cần có sự an toàn của luồng và bạn không phải lo lắng về chi phí hiệu năng của việc đồng bộ hóa.
11. ConcurrentHashMap có phải là giải pháp thay thế tốt hơn cho Hashtable không?
12. Đúng, ConcurrentHashMap cung cấp tính đồng thời và hiệu suất tốt hơn so với Hashtable.
13. Tại sao HashMap không an toàn cho luồng?
14. HashMap được thiết kế cho các kịch bản đơn luồng và không bao gồm các cơ chế đồng bộ hóa.
15. HashMap và Hashtable xử lý xung đột như thế nào?
16. Cả hai HashMap Và Hashtable xử lý xung đột bằng cách sử dụng chuỗi, trong đó mỗi nhóm chứa danh sách các mục được liên kết.

Suy nghĩ cuối cùng về HashMap và Hashtable

HashMap và Hashtable phục vụ các mục đích tương tự trong việc lưu trữ các cặp khóa-giá trị nhưng khác nhau đáng kể về cách tiếp cận đồng bộ hóa và hiệu suất. HashMap được ưu tiên cho các ứng dụng không có luồng do tốc độ và tính linh hoạt với các giá trị null. Ngược lại, Hashtable phù hợp cho các hoạt động an toàn theo luồng nhưng lại ảnh hưởng đến hiệu năng. Bằng cách hiểu những khác biệt này, các nhà phát triển có thể đưa ra quyết định sáng suốt về việc sử dụng cấu trúc dữ liệu nào dựa trên các yêu cầu cụ thể của họ.