HashMap与Hashtable

HashMap与HashTable区别，及其原理

结论

1.HashMap对象的key、value值均可为null（而且键只能有一个为null）。
2.HahTable对象的key、value值均不可为null。
3.两者的的key值均不能重复，若添加key相同的键值对，后面的value会自动覆盖前面的value，但不会报错。
4.hashtable是线程安全的，而HashMap不是。

1. Map

所有元素以键值对的形式进行存放，其中键不能重复。（这里可以把键理解为下标，而下标不能重复）

2. HashMap的底层实现

要搞清楚HashMap的底层实现，首先要清楚：hash算法、hash表、hashcode方法。（如果清楚可直从2.4开始看）。

2.1 hash算法

• hash：
  
  • 1.hash就是把任意长度的输入，通过散列算法，变换成固定长度的输出，该输出值就是hash值（也叫做散列值）。
  • 2.该转换是一种压缩映射，即hash值的空间远小于输入值的空间。而且不同的输入值，有可能映射为相同的hash值（这种情况称之为hash碰撞）。所以不能通过hash值来唯一确定输入的值。

2.2 hash表

hash表也称为散列表。hash表也是一种不同于数组、链表、二叉树的数据结构。它能够很快的定位要查找的记录，而不是采用遍历的方式去逐一遍历表中的记录。
现有如下表格数据：

姓名电话peng113688888888peng213699999999peng313677777777peng413666666666

现在要找到peng2的手机号

• 查找方式一：
  
  • 从表头开始逐一遍历去查找。直到匹配到与关键字peng2相同的记录为止。
• 查找方式二：
  
  • 利用hash表的特性，根据peng2关键字直接匹配到peng2记录所在的地址，得到手机号。

2.3 hashcode方法

直接参考javaAPI文档中有关于Object的hashcode方法的详细介绍。需要注意的是，java 中新new出来的对象，不管类型是否一致，其hashcode方法在没有重写之前的返回的hash值是不同的。

2.4 HashMap的工作原理

HashMap的数据结构是基于数组和链表的。

对于 HashMap 及其子类而言，它们采用 Hash 算法来决定集合中元素的存储位置。当系统开始初始化 HashMap 时，系统会创建一个 Entry 数组，这个数组里可以存储元素的位置被称为“桶（bucket）”，每个 bucket 都有其指定索引，系统可以根据其索引快速访问该 bucket 里存储的元素。每一bucket里面只有一个元素也就是一个Entry对象（理解为键值对对象）。

链表是什么？有两个不同的键，如果根据hashcode方法计算出来的hash值（通过hash值来找到其bucket）相同时，为了区分他们，会在Entry对象里面有一个引用变量指向下一个Entry对象（这个是先放入该bucket中的，也就是所最先储存到bucket中的元素会存在链表的最末端），以此来区分它们。如果多个不同的键，计算出相同的hash值时，就会形成Entry链。

（该结构图来源于他人博客文章最后会给出地址）
HashMap基于hashing原理，通过put()和get()方法来储存和获取对象。

• get()
  
  • 首先通过键调用其hashcode()方法获得hash值，在Entry数组中直接找到该键的hash值对应Entry对象的位置，从而根据Entry对象得到键对应的值。
• put()
  
  • 首先通过键调用其hashcode()方法获得hash值，在Entry数组中直接找到该键的hash值对应的位置（即bucket），再储存该键对应的值。在存储数据的时候如果发生hash碰撞（也就是通过该键计算出来的hash值的相同）那么会在Entry对象中储存一个引用变量指向下一个Entry（注意最先放入bucket中的Entry对象，会存在于链表的最末端），从而形成Entry链。

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关于Entry对象，bucket等概念可参考以下博客。文中的HashMap的结构图也来自该博客。
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