比较 Java 中的 HashMap 和 Hashtable：主要区别和效率

了解 Java 中的 HashMap 和 Hashtable

在Java集合的世界中，HashMap和Hashtable是两种广泛使用的用于存储键值对的数据结构。虽然它们看起来相似，但它们具有明显的差异，可能会影响应用程序的性能和线程安全性。了解这些差异对于选择适合您需求的产品至关重要。

本文深入探讨了 HashMap 和 Hashtable 之间的主要区别，探讨了它们的功能、效率以及对非线程应用程序的适用性。最后，您将更清楚地了解在您的特定用例中使用哪种数据结构。

深入研究 HashMap 和 Hashtable 实现

第一个脚本提供了之间的直接比较 HashMap 和 Hashtable 在爪哇。该脚本首先导入必要的类并创建两种数据结构的实例。 A HashMap 被实例化并用键值对填充。同样，一个 Hashtable 已创建并填充。然后，该脚本演示了处理空值的根本区别。 HashMap.put() 允许毫无问题地插入空值，而 Hashtable.put() 抛出一个 NullPointerException 如果尝试添加空键或值。这 try { ... } catch (NullPointerException e) 块用于说明这种行为。该脚本可帮助开发人员了解在这两种数据结构之间进行选择时何时以及为何需要考虑空值。

第二个脚本侧重于性能测试 HashMap 和 Hashtable 在非线程环境中。首先初始化两个映射并使用以下命令测量插入一百万个键值对所需的时间 System.nanoTime()。这种高分辨率的时间测量有助于捕获操作所需的精确时间。结果将打印到控制台，显示相对性能。该脚本还测量两个数据结构中同一组键的检索时间。通过比较这些时间，开发人员可以判断哪种数据结构在非线程应用程序中表现更好。该脚本对于性能调整和了解与以下相关的开销特别有用 Hashtable 由于其同步方法。

比较 HashMap 和 Hashtable：核心差异和用例

用于比较的 Java 实现

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 与 Hashtable：单线程环境中的性能

非线程应用程序的 Java 性能测试

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 和 Hashtable：同步和线程安全

之间的主要区别之一 HashMap 和 Hashtable 是他们的同步和线程安全方法。 Hashtable 是同步的，这意味着它是线程安全的，可以在多个线程之间共享，而不会导致并发问题。这种同步是通过使其大多数方法同步来实现的，这确保在任何给定时间只有一个线程可以访问哈希表。然而，由于锁定机制，这也引入了性能开销，使得 Hashtable 较慢 HashMap 在单线程场景下。

相比之下， HashMap 不是同步的，因此不是线程安全的。如果一个 HashMap 由多个线程同时访问，存在数据不一致和竞争条件的风险。做一个 HashMap 线程安全，开发者可以使用 Collections.synchronizedMap() 将其包装在同步映射中，或者他们可以使用 ConcurrentHashMap Java 1.5 中引入的类，它通过允许并发访问地图的不同部分来提供更好的性能。这使得 ConcurrentHashMap 并发应用程序的更有效选择。

关于 HashMap 和 Hashtable 的常见问题

1. HashMap 和 Hashtable 的主要区别是什么？
2. HashMap 不同步并允许空键和值，而 Hashtable 是同步的并且不允许空键或值。
3. 在单线程环境下哪一个更快？
4. HashMap 由于缺乏同步开销，在单线程环境中通常更快。
5. 如何使 HashMap 线程安全？
6. 通过使用 Collections.synchronizedMap() 包裹 HashMap 或通过使用 ConcurrentHashMap。
7. Hashtable 可以存储空键或值吗？
8. 不， Hashtable 不允许空键或空值，并且会抛出 NullPointerException 如果尝试的话。
9. 什么时候应该使用 Hashtable 而不是 HashMap？
10. 使用 Hashtable 当需要线程安全并且您不关心同步的性能开销时。
11. ConcurrentHashMap 是 Hashtable 更好的替代品吗？
12. 是的， ConcurrentHashMap 与相比，提供更好的并发性和性能 Hashtable。
13. 为什么HashMap不是线程安全的？
14. HashMap 专为单线程场景设计，不包含同步机制。
15. HashMap和Hashtable如何处理冲突？
16. 两个都 HashMap 和 Hashtable 使用链接处理冲突，其中每个存储桶都包含一个链接的条目列表。

关于 HashMap 和 Hashtable 的最终想法

HashMap 和 Hashtable 在存储键值对方面具有相似的用途，但在同步和性能方面有显着差异。 HashMap 由于其速度和空值灵活性而成为非线程应用程序的首选。相反，Hashtable适合线程安全操作，但以性能为代价。通过了解这些差异，开发人员可以根据自己的具体要求就使用哪种数据结构做出明智的决定。