HashMap 和 Hashtable 的区别是什么？

答案：Hashmap非线程安全但性能高，允许NULL键值；Hashtable线程安全但性能差，不支持null。1. 线程安全性：Hashtable方法同步，HashMap不同步。2. null处理：HashMap允许null键和值，Hashtable抛NullPointerException。3. 性能：HashMap无同步开销，性能更优。4. 迭代器：HashMap为fail-fast，Hashtable不是。5. 继承体系：HashMap继承AbstractMap，Hashtable继承Dictionary。6. 并发选择：高并发应使用ConcurrentHashMap，因其分段锁机制提升性能。7. 设计理念：Hashtable早期设计回避null复杂性，HashMap则更灵活实用。8. fail-fast意义：快速发现并发修改，避免不确定行为，提示正确同步。9. 使用建议：新项目优先选HashMap或ConcurrentHashMap，仅维护旧代码时用Hashtable。

HashMap和Hashtable最主要的区别体现在它们的线程安全性、对null键值的处理方式，以及由此带来的性能特性上。简单来说，HashMap非同步且允许null，通常性能更好；Hashtable则同步，但不支持null键值，性能开销也更大。在现代Java开发中，除非有特定的历史包袱，否则我们几乎总是优先选择HashMap，或者在多线程环境下考虑ConcurrentHashMap。

解决方案

说到底，选择HashMap还是Hashtable，很多时候是历史遗留问题和特定场景需求决定的。从我的经验来看，这两者最关键的不同可以从几个维度来剖析：

• 线程安全性： 这是它们之间最根本的分界线。Hashtable的所有公共方法都被

  synchronized

  关键字修饰了，这意味着它在多线程环境下是线程安全的。每次只有一个线程能访问它的方法，这确实避免了数据不一致的问题。但代价是什么呢？就是性能。在单线程环境，或者并发竞争不高的场景下，这些不必要的同步锁会带来显著的性能开销。HashMap则完全是另一回事，它不是线程安全的。在多线程环境下直接使用HashMap，如果多个线程同时对其进行读写操作，非常容易出现数据混乱甚至死循环。

• 对

  null

  键值对的支持： HashMap对

  null

  的态度非常开放，它允许有一个

  null

  键和任意数量的

  null

  值。这在实际开发中非常方便，很多时候

  null

  本身就是一种有意义的状态。而Hashtable则不然，它对

  null

  是零容忍的，如果你尝试插入

  null

  键或

  null

  值，它会直接抛出

  NullPointerException

  。

• 性能考量： 这一点其实是线程安全性的直接延伸。由于Hashtable的同步机制，每次操作都需要获取锁、释放锁，这在并发量大的时候会成为性能瓶颈。HashMap因为没有这些同步开销，所以在单线程或需要外部同步的场景下，其性能表现通常远超Hashtable。
• 迭代器类型： HashMap的迭代器（

  Iterator

  ）是“fail-fast”的。这意味着在迭代过程中，如果集合结构被修改（除了迭代器自身的

  remove()

  方法），会立即抛出

  ConcurrentModificationException

  。Hashtable的迭代器（包括早期的

  Enumeration

  和后来的

  Iterator

  ）则不是fail-fast的。在我看来，fail-fast机制虽然可能导致程序崩溃，但它能帮助我们及早发现并发修改的潜在问题，这在调试和保证代码健壮性方面其实是很有价值的。

• 继承体系： HashMap继承自

  AbstractMap

  抽象类并实现了

  Map

  接口。Hashtable则继承自

  Dictionary

  抽象类，同时也实现了

  Map

  接口。

  Dictionary

  是一个更早期的抽象类，在Java的集合框架发展过程中，

  Map

  接口成为了更主流和推荐的抽象。这也能从侧面反映出Hashtable的一些“年代感”。

• 默认容量与扩容机制： 它们在默认初始容量和扩容策略上也有细微差别。HashMap的默认初始容量是16，扩容因子是0.75，每次扩容是容量翻倍。Hashtable的默认初始容量是11，扩容因子也是0.75，但扩容时是容量翻倍加1。这些细节虽然平时不太直接感知，但在极端性能调优时可能会被考虑。

在高并发场景下，我们应该如何选择和使用哈希表？

在高并发场景下，直接使用HashMap会非常危险，因为它的非线程安全特性会导致数据不一致甚至更严重的运行时错误。而Hashtable虽然是线程安全的，但它粗粒度的同步（即对整个表进行同步）在高并发下会带来严重的性能瓶颈，所有操作都必须排队等待锁，这效率可想而知。

所以，在高并发场景下，我个人的选择几乎总是

java.util.concurrent.ConcurrentHashMap

。它才是为高并发而生的。

ConcurrentHashMap

采用了“分段锁”（或更现代的版本中采用CAS操作和node数组+链表/红黑树的组合）的机制，它将整个Map分成多个段，每个段独立加锁。这样，不同线程可以同时访问不同的段，大大提高了并发度，减少了锁竞争。

举个例子，如果你在一个多线程应用中需要一个缓存，使用

ConcurrentHashMap

就比

Collections.synchronizedMap(new HashMap<>())

或者Hashtable要高效得多。前者允许多个读操作并行，甚至在某些条件下允许多个写操作并行（在不同的段上），而后者则是在任何时候都只允许一个线程进行读写，效率自然低下。

何时可能用到Hashtable？ 坦白说，除了维护一些老旧代码或者与遗留系统集成，现在已经很少有新项目会主动选择Hashtable了。如果你的项目必须在多线程环境中使用一个Map，并且对性能要求没那么极致，或者并发度非常低，

Collections.synchronizedMap(new HashMap<>())

可能是一个更现代的选择，但即便如此，

ConcurrentHashMap

依然是更优的实践。

为什么HashMap允许null键值，而Hashtable不允许？这背后有什么设计考量吗？

这背后其实是Java集合框架发展过程中，不同设计理念和对

null

语义理解的体现。

在我看来，Hashtable作为Java早期集合类的一部分，其设计可能更偏向于一种“严格”的映射。在数学或早期计算机科学中，

null

通常被视为“不存在”或“未定义”。如果一个键是

null

，那么它就无法被哈希，也无法被有效地定位。Hashtable的内部实现可能在设计之初就没有考虑如何优雅地处理

null

，或者认为

null

键会破坏其内部哈希机制的完整性。比如，如果

null

作为键，它的

hashCode()

方法会抛出

NullPointerException

，那么Hashtable就需要特殊处理这个情况，这在它最初的设计中可能被认为是不必要的复杂性。它可能更倾向于一种“键必须有明确身份”的哲学。

而HashMap则是在Java 1.2引入，作为Java集合框架的基石之一，它的设计更加灵活和现代化。它将

null

视为一个合法的键，并通常将其哈希值为0，然后放在哈希表中的第一个桶（或者说第一个索引位置）进行特殊处理。这种设计承认了

null

在很多实际编程场景中确实具有明确的语义，比如“某个属性缺失”、“未设置”等。允许

null

键和

null

值，极大地增加了HashMap的通用性和实用性，让开发者在处理数据时有了更大的自由度。

这种差异也反映了Java语言和API设计哲学的一种演进：从早期可能更偏向于严格、安全但有时不够灵活的设计，到后来更注重实用性、灵活性和性能的平衡。

了解HashMap的fail-fast机制对日常开发有哪些实际意义？

HashMap的fail-fast机制，说白了，就是一种“快速失败”的错误检测机制。它的核心在于

modCount

变量，这是一个记录Map结构性修改次数的计数器。每当Map进行结构性修改（比如添加、删除元素，但不包括仅仅修改某个键对应的值），

modCount

就会增加。当你在迭代HashMap时，迭代器会保存一个预期的

modCount

值。在每次

next()

或

hasNext()

操作时，迭代器都会检查当前的

modCount

是否与它保存的预期值一致。如果不一致，就意味着在迭代过程中Map被外部修改了，迭代器会立即抛出

ConcurrentModificationException

。

这个机制对我们日常开发有非常重要的实际意义：

1. 早期发现并发修改问题： 这是最直接的益处。在多线程环境中，如果一个线程正在迭代HashMap，而另一个线程同时修改了它，fail-fast机制会立即抛出异常，而不是让程序在不确定状态下继续运行，从而可能导致更难以追踪的逻辑错误或数据不一致。这就像一个警报系统，能帮我们尽早定位到潜在的并发问题。
2. 避免不确定的行为： 如果没有fail-fast，当Map在迭代过程中被修改时，迭代器可能会跳过元素、重复访问元素，甚至陷入无限循环，导致程序行为变得不可预测且难以调试。fail-fast机制确保了要么迭代成功，要么明确失败，避免了这种不确定性。
3. 提醒我们进行正确的同步： 当你遇到

   ConcurrentModificationException

   时，它其实是在提醒你：嘿，你在这里的并发访问有问题，需要进行适当的同步控制。这促使我们去思考，是应该使用

   Collections.synchronizedMap()

   ，还是更推荐的

   ConcurrentHashMap

   ，或者在单线程环境中确保没有其他线程干扰。

需要强调的是，fail-fast是一种检测机制，而不是一种同步机制。它并不能保证线程安全，也不能防止并发修改的发生，它只是在检测到并发修改时，通过抛出异常来通知我们。我们不应该依赖它来保证程序的正确性，而应该在设计时就考虑好并发控制。

下面是一个简单的代码片段，展示了

ConcurrentModificationException

的发生：

import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.Map;  public class FailFastDemonstration {     public static void main(String[] args) {         Map<String, String> map = new HashMap<>();         map.put("apple", "red");         map.put("banana", "yellow");         map.put("grape", "purple");          // 获取迭代器         Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = map.entrySet().iterator();          while (iterator.hasNext()) {             Map.Entry<String, String> entry = iterator.next();             System.out.println("Processing: " + entry.getKey() + " -> " + entry.getValue());              // 尝试在迭代过程中修改Map，这会触发ConcurrentModificationException             if (entry.getKey().equals("banana")) {                 // map.put("orange", "orange"); // 解开这行注释，就会抛出异常                 // map.remove("grape"); // 解开这行注释，也会抛出异常                  // 但使用迭代器自身的remove方法是安全的                 // iterator.remove(); // 这样是安全的，不会抛出异常             }         }         System.out.println("Iteration finished without external modification.");     } }

当你解开

map.put("orange", "orange");

或

map.remove("grape");

的注释并运行代码时，你就会看到

ConcurrentModificationException

被抛出。这正是fail-fast机制在发挥作用。它告诉我们，这种在迭代过程中修改集合结构的行为是不被允许的，需要我们重新审视并发逻辑。