來自http://blog.csdn.net/u011202334/article/details/51496381 看了下[Java](http://lib.csdn.net/base/java "Java 知識庫")里面有HashMap、Hashtable、HashSet三種hash集合的實現源碼，這里總結下，理解錯誤的地方還望指正 [HashMap和Hashtable的區別](http://www.cnblogs.com/lzrabbit/p/3721067.html#h1) [HashSet和HashMap、Hashtable的區別](http://www.cnblogs.com/lzrabbit/p/3721067.html#h2) [HashMap和Hashtable的實現原理](http://www.cnblogs.com/lzrabbit/p/3721067.html#h3) [HashMap的簡化實現MyHashMap](http://www.cnblogs.com/lzrabbit/p/3721067.html#h4) # HashMap和Hashtable的區別 1. 兩者最主要的區別在于Hashtable是線程安全，而HashMap則非線程安全 Hashtable的實現方法里面都添加了synchronized關鍵字來確保線程同步，因此相對而言HashMap性能會高一些，我們平時使用時若無特殊需求建議使用HashMap，在多線程環境下若使用HashMap需要使用Collections.synchronizedMap()方法來獲取一個線程安全的集合（Collections.synchronizedMap()實現原理是Collections定義了一個SynchronizedMap的內部類，這個類實現了Map接口，在調用方法時使用synchronized來保證線程同步,當然了實際上操作的還是我們傳入的HashMap實例，簡單的說就是Collections.synchronizedMap()方法幫我們在操作HashMap時自動添加了synchronized來實現線程同步，類似的其它Collections.synchronizedXX方法也是類似原理） 2. HashMap可以使用null作為key，而Hashtable則不允許null作為key 雖說HashMap支持null值作為key，不過建議還是盡量避免這樣使用，因為一旦不小心使用了，若因此引發一些問題，排查起來很是費事 HashMap以null作為key時，總是存儲在table數組的第一個節點上 3. HashMap是對Map接口的實現，HashTable實現了Map接口和Dictionary抽象類 4. HashMap的初始容量為16，Hashtable初始容量為11，兩者的填充因子默認都是0.75 HashMap擴容時是當前容量翻倍即:capacity*2，Hashtable擴容時是容量翻倍+1即:capacity*2+1 5. 兩者計算hash的方法不同 Hashtable計算hash是直接使用key的hashcode對table數組的長度直接進行取模 int hash = key.hashCode(); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; HashMap計算hash對key的hashcode進行了二次hash，以獲得更好的散列值，然后對table數組長度取摸  static int hash(int h) { // 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); } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }  6. HashMap和Hashtable的底層實現都是數組+鏈表結構實現 # HashSet和HashMap、Hashtable的區別 除開HashMap和Hashtable外，還有一個hash集合HashSet，有所區別的是HashSet不是key value結構，僅僅是存儲不重復的元素，相當于簡化版的HashMap，只是包含HashMap中的key而已 通過查看源碼也證實了這一點，HashSet內部就是使用HashMap實現，只不過HashSet里面的HashMap所有的value都是同一個Object而已，因此HashSet也是非線程安全的，至于HashSet和Hashtable的區別，HashSet就是個簡化的HashMap的，所以你懂的 下面是HashSet幾個主要方法的實現  private transient HashMap map; private static final Object PRESENT = new Object(); public HashSet() { map = new HashMap(); } public boolean contains(Object o) { return map.containsKey(o); } public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT)==null; } public boolean remove(Object o) { return map.remove(o)==PRESENT; } public void clear() { map.clear(); }  # HashMap和Hashtable的實現原理 HashMap和Hashtable的底層實現都是數組+鏈表結構實現的，這點上完全一致 添加、刪除、獲取元素時都是先計算hash，根據hash和table.length計算index也就是table數組的下標，然后進行相應操作，下面以HashMap為例說明下它的簡單實現  /** * HashMap的默認初始容量 必須為2的n次冪 */ static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; /** * HashMap的最大容量，可以認為是int的最大值 */ static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 30; /** * 默認的加載因子 */ static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; /** * HashMap用來存儲數據的數組 */ transient Entry[] table;  * HashMap的創建 HashMap默認初始化時會創建一個默認容量為16的Entry數組，默認加載因子為0.75，同時設置臨界值為16*0.75  /** * Constructs an empty HashMap with the default initial capacity * (16) and the default load factor (0.75). */ public HashMap() { this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; init(); }  * put方法 HashMap會對null值key進行特殊處理，總是放到table[0]位置 put過程是先計算hash然后通過hash與table.length取摸計算index值，然后將key放到table[index]位置，當table[index]已存在其它元素時，會在table[index]位置形成一個鏈表，將新添加的元素放在table[index]，原來的元素通過Entry的next進行鏈接，這樣以鏈表形式解決hash沖突問題，當元素數量達到臨界值(capactiy*factor)時，則進行擴容，是table數組長度變為table.length*2 *  public V put(K key, V value) { if (key == null) return putForNullKey(value); //處理null值 int hash = hash(key.hashCode());//計算hash int i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置 //遍歷table[i]位置的鏈表，查找相同的key，若找到則使用新的value替換掉原來的oldValue并返回oldValue for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) { V oldValue = e.value; e.value = value; e.recordAccess(this); return oldValue; } } //若沒有在table[i]位置找到相同的key，則添加key到table[i]位置，新的元素總是在table[i]位置的第一個元素，原來的元素后移 modCount++; addEntry(hash, key, value, i); return null; } void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) { //添加key到table[bucketIndex]位置，新的元素總是在table[bucketIndex]的第一個元素，原來的元素后移 Entry e = table[bucketIndex]; table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e); //判斷元素個數是否達到了臨界值，若已達到臨界值則擴容，table長度翻倍 if (size++ >= threshold) resize(2 * table.length); }  * get方法 同樣當key為null時會進行特殊處理，在table[0]的鏈表上查找key為null的元素 get的過程是先計算hash然后通過hash與table.length取摸計算index值，然后遍歷table[index]上的鏈表，直到找到key，然后返回  public V get(Object key) { if (key == null) return getForNullKey();//處理null值 int hash = hash(key.hashCode());//計算hash //在table[index]遍歷查找key，若找到則返回value，找不到返回null for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) return e.value; } return null; }  * remove方法 remove方法和put get類似，計算hash，計算index，然后遍歷查找，將找到的元素從table[index]鏈表移除  public V remove(Object key) { Entry e = removeEntryForKey(key); return (e == null ? null : e.value); } final Entry removeEntryForKey(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); int i = indexFor(hash, table.length); Entry prev = table[i]; Entry e = prev; while (e != null) { Entry next = e.next; Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) { modCount++; size--; if (prev == e) table[i] = next; else prev.next = next; e.recordRemoval(this); return e; } prev = e; e = next; } return e; }  * resize方法 resize方法在hashmap中并沒有公開，這個方法實現了非常重要的hashmap擴容，具體過程為：先創建一個容量為table.length*2的新table，修改臨界值，然后把table里面元素計算hash值并使用hash與table.length*2重新計算index放入到新的table里面 這里需要注意下是用每個元素的hash全部重新計算index，而不是簡單的把原table對應index位置元素簡單的移動到新table對應位置  void resize(int newCapacity) { Entry[] oldTable = table; int oldCapacity = oldTable.length; if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) { threshold = Integer.MAX_VALUE; return; } Entry[] newTable = new Entry[newCapacity]; transfer(newTable); table = newTable; threshold = (int)(newCapacity * loadFactor); } void transfer(Entry[] newTable) { Entry[] src = table; int newCapacity = newTable.length; for (int j = 0; j length; j++) { Entry e = src[j]; if (e != null) { src[j] = null; do { Entry next = e.next; //重新對每個元素計算index int i = indexFor(e.hash, newCapacity); e.next = newTable[i]; newTable[i] = e; e = next; } while (e != null); } } }  * clear()方法 clear方法非常簡單，就是遍歷table然后把每個位置置為null，同時修改元素個數為0 需要注意的是clear方法只會清楚里面的元素，并不會重置capactiy  public void clear() { modCount++; Entry[] tab = table; for (int i = 0; i ) tab[i] = null; size = 0; }  * containsKey和containsValue containsKey方法是先計算hash然后使用hash和table.length取摸得到index值，遍歷table[index]元素查找是否包含key相同的值  public boolean containsKey(Object key) { return getEntry(key) != null; } final Entry getEntry(Object key) { int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode()); for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) { Object k; if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) return e; } return null; }  containsValue方法就比較粗暴了，就是直接遍歷所有元素直到找到value，由此可見HashMap的containsValue方法本質上和普通數組和list的contains方法沒什么區別，你別指望它會像containsKey那么高效  public boolean containsValue(Object value) { if (value == null) return containsNullValue(); Entry[] tab = table; for (int i = 0; i ) for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) if (value.equals(e.value)) return true; return false; }  * hash和indexFor indexFor中的h & (length-1)就相當于h%length，用于計算index也就是在table數組中的下標 hash方法是對hashcode進行二次散列，以獲得更好的散列值 為了更好理解這里我們可以把這兩個方法簡化為 int index= key.hashCode()/table.length,以put中的方法為例可以這樣替換 int hash = hash(key.hashCode());//計算hash int i = indexFor(hash, table.length);//計算在數組中的存儲位置 //上面這兩行可以這樣簡化 int i = key.key.hashCode()%table.length; *  static int hash(int h) { // 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); } static int indexFor(int h, int length) { return h & (length-1); }  # HashMap的簡化實現MyHashMap 為了加深理解，我個人實現了一個簡化版本的HashMap，注意哦，僅僅是簡化版的功能并不完善，僅供參考   package cn.lzrabbit.structure; /** * Created by rabbit on 14-5-4. */ public class MyHashMap { //默認初始化大小 16 private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; //默認負載因子 0.75 private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; //臨界值 private int threshold; //元素個數 private int size; //擴容次數 private int resize; private HashEntry[] table; public MyHashMap() { table = new HashEntry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY]; threshold = (int) (DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR); size = 0; } private int index(Object key) { //根據key的hashcode和table長度取模計算key在table中的位置 return key.hashCode() % table.length; } public void put(Object key, Object value) { //key為null時需要特殊處理，為簡化實現忽略null值 if (key == null) return; int index = index(key); //遍歷index位置的entry，若找到重復key則更新對應entry的值，然后返回 HashEntry entry = table[index]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) { entry.setValue(value); return; } entry = entry.getNext(); } //若index位置沒有entry或者未找到重復的key，則將新key添加到table的index位置 add(index, key, value); } private void add(int index, Object key, Object value) { //將新的entry放到table的index位置第一個，若原來有值則以鏈表形式存放 HashEntry entry = new HashEntry(key, value, table[index]); table[index] = entry; //判斷size是否達到臨界值，若已達到則進行擴容，將table的capacicy翻倍 if (size++ >= threshold) { resize(table.length * 2); } } private void resize(int capacity) { if (capacity return; HashEntry[] newTable = new HashEntry[capacity]; //遍歷原table，將每個entry都重新計算hash放入newTable中 for (int i = 0; i ) { HashEntry old = table[i]; while (old != null) { HashEntry next = old.getNext(); int index = index(old.getKey()); old.setNext(newTable[index]); newTable[index] = old; old = next; } } //用newTable替table table = newTable; //修改臨界值 threshold = (int) (table.length * DEFAULT_LOAD_FACTOR); resize++; } public Object get(Object key) { //這里簡化處理，忽略null值 if (key == null) return null; HashEntry entry = getEntry(key); return entry == null ? null : entry.getValue(); } public HashEntry getEntry(Object key) { HashEntry entry = table[index(key)]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) { return entry; } entry = entry.getNext(); } return null; } public void remove(Object key) { if (key == null) return; int index = index(key); HashEntry pre = null; HashEntry entry = table[index]; while (entry != null) { if (entry.getKey().hashCode() == key.hashCode() && (entry.getKey() == key || entry.getKey().equals(key))) { if (pre == null) table[index] = entry.getNext(); else pre.setNext(entry.getNext()); //如果成功找到并刪除，修改size size--; return; } pre = entry; entry = entry.getNext(); } } public boolean containsKey(Object key) { if (key == null) return false; return getEntry(key) != null; } public int size() { return this.size; } public void clear() { for (int i = 0; i ) { table[i] = null; } this.size = 0; } @Override public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append(String.format("size:%s capacity:%s resize:%s\n\n", size, table.length, resize)); for (HashEntry entry : table) { while (entry != null) { sb.append(entry.getKey() + ":" + entry.getValue() + "\n"); entry = entry.getNext(); } } return sb.toString(); } } class HashEntry { private final Object key; private Object value; private HashEntry next; public HashEntry(Object key, Object value, HashEntry next) { this.key = key; this.value = value; this.next = next; } public Object getKey() { return key; } public Object getValue() { return value; } public void setValue(Object value) { this.value = value; } public HashEntry getNext() { return next; } public void setNext(HashEntry next) { this.next = next; } }