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java怎样利用HashMap与HashTable的区别选择使用 java映射选择的基础入门技巧​

星夢妙者

星夢妙者

发布时间:2025-08-02 18:53:01

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来源于php中文网

原创

首选hashmap,因为它在单线程环境下性能更优且支持null键和null值;2. hashtable是线程安全但性能较差,因其方法全被synchronized修饰,导致高并发下锁竞争严重;3. hashmap允许一个null键和多个null值,而hashtable不允许任何null键或null值,否则抛出nullpointerexception;4. 多线程环境下更推荐concurrenthashmap,它采用分段锁机制,提供细粒度同步,显著提升并发性能;5. collections.synchronizedmap可将hashmap包装为线程安全,但性能与hashtable相近,不适用于高并发场景。因此,应根据线程安全需求、性能要求和null值处理选择合适实现,现代开发中优先使用hashmap或concurrenthashmap。

java怎样利用HashMap与HashTable的区别选择使用 java映射选择的基础入门技巧​

在Java中选择使用HashMap还是Hashtable,核心考量点主要集中在线程安全、性能表现以及对null值的处理上。简单来说,如果你不需要考虑多线程同步问题,或者可以自行处理同步,那么HashMap几乎总是更优的选择,因为它在单线程环境下性能更佳,并且对null键和null值有更灵活的支持。而Hashtable则是一个遗留的、线程安全的实现,但在现代多线程编程中,往往有更高效的替代方案。

解决方案

选择HashMap还是Hashtable,首先要明确你的应用场景对线程安全的需求。

如果你的代码是单线程环境,或者你已经通过外部机制(比如锁)确保了对Map访问的线程安全,那么毫不犹豫地选择HashMap。它的非同步特性意味着更少的开销和更高的执行效率。HashMap允许你使用一个null作为键,以及任意数量的null作为值,这在某些业务逻辑中提供了便利。例如,你可能需要一个映射来存储配置信息,其中某个配置项可能没有具体的值(null),或者某个键在特定情况下表示“无”(null键)。

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然而,如果你的程序涉及到多个线程同时读写同一个Map实例,并且你需要内置的线程安全性,那么Hashtable确实提供了这种保证。它的所有公共方法都被

synchronized
修饰,确保了同一时间只有一个线程可以访问Map。但这种“粗粒度”的同步会带来显著的性能开销,尤其是在高并发场景下。每个操作都需要获取锁,导致其他线程必须等待,这无疑会成为性能瓶颈。我个人在遇到需要线程安全的Map时,基本不会直接考虑Hashtable,因为它效率太低了,通常会转向更细粒度的并发集合,比如
ConcurrentHashMap
。Hashtable更多地出现在一些老旧的代码库中,作为一种历史遗留产物。

所以,一个大致的判断流程是:

  1. 是否需要线程安全?
    • :直接用
      HashMap
    • :继续考虑。
  2. 对性能要求高不高?
    • 很高:考虑
      ConcurrentHashMap
      ,它提供了更好的并发性能。
    • 不高,且是老代码或简单场景
      Hashtable
      可能勉强能用,但仍不推荐作为首选。
  3. 是否允许null键或null值?
    • HashMap
      允许一个null键和多个null值。
    • Hashtable
      不允许null键或null值,如果尝试放入会抛出
      NullPointerException

理解这些基本差异,就能做出一个相对合理的选择。

Java中HashMap和Hashtable的核心性能差异体现在哪里?

HashMap和Hashtable在性能上的核心差异,直接来源于它们的线程安全实现方式。HashMap是非同步的,这意味着在进行put、get等操作时,它不需要获取任何锁。这种“自由”的访问方式使得HashMap在单线程环境下的操作非常迅速,因为它省去了同步机制带来的额外开销,比如锁的竞争、上下文切换等。你把数据放进去,或者取出来,就像是直接从一个开放的抽屉里拿东西,没人管你,自然快。

而Hashtable则完全不同。它的每一个公开方法都被

synchronized
关键字修饰,这意味着任何时候,只有一个线程能够执行Hashtable的任何操作。想象一下,你家里的抽屉上了一把锁,每次有人要放东西或取东西,都必须先拿到钥匙开锁,用完再锁上。如果有很多人同时想用这个抽屉,他们就得排队等着。在高并发场景下,这种“全量同步”的机制会造成严重的性能瓶颈。线程为了获取锁而阻塞,导致CPU利用率下降,吞吐量也随之降低。这也就是为什么在我的开发实践中,Hashtable几乎被排除在高性能并发解决方案之外。这种性能上的牺牲,换来的是“绝对”的线程安全,但这种安全往往是以牺牲效率为代价的。

处理Null值:HashMap和Hashtable在键值对中如何对待空引用?

在Java的映射集合中,对null值的处理是HashMap和Hashtable之间一个非常重要的区别,这直接影响了它们在特定业务场景下的适用性。

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HashMap的设计允许一个键为null,以及任意数量的值为null。这意味着你可以这样操作:

Map hashMap = new HashMap<>();
hashMap.put(null, "这是null键的值"); // 允许一个null键
hashMap.put("key1", null);         // 允许null值
hashMap.put("key2", null);         // 允许多个null值
System.out.println(hashMap.get(null)); // 输出: 这是null键的值
System.out.println(hashMap.get("key1")); // 输出: null

这种灵活性在很多实际开发中非常有用。比如,你可能有一个配置项,在某些情况下它就是没有具体的值(null),或者你用null来表示某种特殊状态。HashMap的这种特性,使得它在处理数据缺失或未定义状态时,显得更加自然和方便。

然而,Hashtable在这方面则非常严格。它不允许任何键或值为null。如果你尝试将null作为键或值放入Hashtable,它会立即抛出

NullPointerException

Hashtable hashtable = new Hashtable<>();
try {
    hashtable.put(null, "尝试null键"); // 抛出NullPointerException
} catch (NullPointerException e) {
    System.out.println("Hashtable不允许null键: " + e.getMessage());
}

try {
    hashtable.put("key", null);     // 抛出NullPointerException
} catch (NullPointerException e) {
    System.out.println("Hashtable不允许null值: " + e.getMessage());
}

这种限制反映了Hashtable作为早期Java集合的设计理念,它可能更倾向于一种“所有元素都必须是有效对象”的严格模式。但在现代编程实践中,null作为一种有效的状态或缺失的表示,其使用场景非常广泛。因此,Hashtable的这个特性,在一定程度上限制了它的应用范围,尤其是在需要处理不确定或缺失数据的场景下。

多线程环境下,除了Hashtable,Java还有哪些更高效的映射选择?

在多线程环境下,如果Hashtable因其粗粒度同步和性能问题不被推荐,那么Java提供了哪些更高效的映射选择呢?这其实是Java并发编程中一个非常重要的议题。我个人在处理并发Map时,首选几乎总是

ConcurrentHashMap

ConcurrentHashMap
是Java并发包(
java.util.concurrent
)中的一个明星类。它与Hashtable最大的不同在于,它采用了“分段锁”(在Java 8及以后版本中,实现方式有所变化,但核心思想是减少锁的粒度)的机制,而不是对整个Map进行同步。这意味着,当一个线程在修改Map的某个部分时,其他线程仍然可以访问或修改Map的其他部分,从而大大提高了并发性能。例如,当一个线程正在向Map的一个桶(bucket)写入数据时,另一个线程可以同时向另一个桶写入数据,或者从任何桶读取数据。这种细粒度的并发控制,使得
ConcurrentHashMap
在高并发场景下表现出远超Hashtable的吞吐量。它也支持null值和null键,和HashMap一样。

除了

ConcurrentHashMap
,还有一种“退而求其次”的选择,那就是使用
Collections.synchronizedMap()
方法。这个方法可以将任何非同步的Map(比如HashMap)包装成一个线程安全的Map。它的实现原理和Hashtable类似,也是通过在每个方法上加锁来实现同步。

Map syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
// 现在syncMap是线程安全的,但性能与Hashtable类似,甚至可能更差

然而,

Collections.synchronizedMap()
的性能瓶颈与Hashtable相似,都是“全量同步”,因此在高并发下性能并不理想。它更适用于那些并发访问频率不高,或者你只是想快速地给一个现有Map加上线程安全保护的场景。

在我看来,如果你确实需要一个线程安全的Map,并且对性能有一定要求,那么

ConcurrentHashMap
几乎是唯一的,也是最明智的选择。它代表了Java并发集合的先进设计理念,能够很好地平衡线程安全与性能效率。

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