HashMap 和 Hashtable 的区别？

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深入解析HashMap和Hashtable的区别，从线程安全到null值处理，分初级、中级、高级三个层次全面讲解。

一句话总结

HashMap 非线程安全（允许 null 键值，初始容量 16，2 倍扩容，扰动函数优化 hash）→ Hashtable 线程安全但已过时（synchronized 全表锁，不允许 null，初始容量 11，2n+1 扩容）。多线程用 ConcurrentHashMap（JDK 7 分段锁 → JDK 8 CAS+synchronized，锁粒度更细）。

初级理解

对比维度	HashMap	Hashtable
线程安全	不安全	安全（synchronized）
null 键/值	允许一个 null 键，多个 null 值	不允许 null 键和 null 值
继承关系	继承 AbstractMap	继承 Dictionary（过时类）
迭代器	Iterator（fail-fast）	Enumerator（非 fail-fast）
初始容量	16	11
扩容倍数	2 倍	2 倍 + 1
hash 算法	扰动函数优化	简单取模
出现版本	JDK 1.2	JDK 1.0

// HashMap 允许 null Map<String, String> map = new HashMap<>(); map.put(null, "value"); // OK map.put("key", null); // OK // Hashtable 不允许 null Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>(); table.put(null, "value"); // NullPointerException table.put("key", null); // NullPointerException

中级深入

Hashtable 的线程安全实现：几乎所有方法都用 synchronized 修饰，是全表锁，并发性能极差。多线程环境下不推荐使用。

HashMap 为什么允许 null 键？HashMap 对 null 键做了特殊处理，hash 值固定为 0，放在数组的第 0 个桶。Hashtable 不允许 null 是因为它直接调用 key.hashCode()，null 会抛 NPE。

Hashtable 的替代方案：需要线程安全的 Map 时，应该用 ConcurrentHashMap（分段锁/CAS，性能远优于 Hashtable）或 Collections.synchronizedMap()。

高级拓展

Hashtable 的扩容为什么是 2n+1？Hashtable 的容量不要求是 2 的幂，使用 % 取模。2n+1 是为了让容量尽量是素数或奇数，减少 hash 碰撞（因为偶数取模时低位相同的 key 容易碰撞）。

ConcurrentHashMap 为什么取代了 Hashtable？

JDK 7 ConcurrentHashMap 使用分段锁（Segment），默认 16 个段，每个段独立加锁，并发度 16。

JDK 8 ConcurrentHashMap 改用 CAS + synchronized，锁粒度更细（只锁桶的头节点），并发性能大幅提升。

// 线程安全的 Map 选择 // 1. Hashtable — 不推荐，全表锁性能差 // 2. Collections.synchronizedMap — 全表锁，不推荐 Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>()); // 3. ConcurrentHashMap — 推荐，分段锁/CAS ConcurrentHashMap<String, String> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();

面试加分项：能说出 ConcurrentHashMap 在 JDK 7 和 JDK 8 的实现差异，说明你对并发集合有深入理解。

实战场景

场景：多线程环境下的 Map 选择

// 场景1：读多写少 → ConcurrentHashMap ConcurrentHashMap<String, Object> cache = new ConcurrentHashMap<>(); // get 不加锁，put 只锁桶头节点，并发性能极高 // 场景2：全部线程共享一个 Map → ConcurrentHashMap // 场景3：每个线程独立 Map → HashMap（ThreadLocal 隔离） ThreadLocal<Map<String, Object>> threadLocalMap = ThreadLocal.withInitial(HashMap::new); // 场景4：初始化后不再修改 → HashMap + Collections.unmodifiableMap Map<String, String> config = Collections.unmodifiableMap(new HashMap<>() {{ put("key1", "value1"); put("key2", "value2"); }});

面试模拟

Q：Hashtable 和 ConcurrentHashMap 有什么区别？

A：Hashtable 用 synchronized 全表锁，所有操作串行化，并发性能极差。ConcurrentHashMap JDK 7 用分段锁（16 个 Segment），JDK 8 用 CAS + synchronized 锁桶头节点，读操作完全无锁，写操作只锁一个桶，并发性能远超 Hashtable。

Q：为什么 Hashtable 不允许 null 键值？

A：Hashtable 直接调用 key.hashCode() 和 value 相关方法，null 会抛 NPE。HashMap 对 null key 做了特殊处理（hash 固定为 0，放第 0 个桶）。更深层的原因是：ConcurrentHashMap 也不允许 null，因为在并发环境下，get 返回 null 无法区分是"key 不存在"还是"value 就是 null"，有歧义。