HashMap和Hashtable，ConcurrentHashMap区别

1.类定义

源码中可以看出:

Hashtable继承Dictionary，而HashMap 继承自 AbstractMap，ConcurrentHashMap继承自 AbstractMap。

public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {};
public class HashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V>implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable{};
public class ConcurrentHashMap<K,V> extends AbstractMap<K,V> implements ConcurrentMap<K,V>, Serializable {}

2.线程安全性

HashTable源码：底层数组+链表实现，大部分方法被synchronized修饰

  public synchronized int size() {   return count; }
  public synchronized boolean isEmpty() {  return count == 0;}
  public synchronized V get(Object key){}
  public synchronized boolean contains(Object value) {}
  ......

HashMap源码：底层数组+链表实现 ，没有被synchronized修饰

 public boolean isEmpty() { }
 public V get(Object key) { }
 public boolean containsKey(Object key) { }
 public V put(K key, V value){ }
 ......

ConcurrentHashMap源码：底层采用分段的数组+链表实现 ，底层被synchronized修饰

 public V put(K key, V value) {
        return putVal(key, value, false);
    }

    /** Implementation for put and putIfAbsent */
    final V putVal(K key, V value, boolean onlyIfAbsent) {
        if (key == null || value == null) throw new NullPointerException();
        int hash = spread(key.hashCode());
        int binCount = 0;
        for (Node<K,V>[] tab = table;;) {
            Node<K,V> f; int n, i, fh;
            if (tab == null || (n = tab.length) == 0)
                tab = initTable();
            else if ((f = tabAt(tab, i = (n - 1) & hash)) == null) {
                if (casTabAt(tab, i, null,
                             new Node<K,V>(hash, key, value, null)))
                    break;                   // no lock when adding to empty bin
            }
            else if ((fh = f.hash) == MOVED)
                tab = helpTransfer(tab, f);
            else {
                V oldVal = null;
                synchronized (f) {
                    if (tabAt(tab, i) == f) {
                        if (fh >= 0) {
                            binCount = 1;
                            for (Node<K,V> e = f;; ++binCount) {
                                K ek;
                                if (e.hash == hash &&
                                    ((ek = e.key) == key ||
                                     (ek != null && key.equals(ek)))) {
                                    oldVal = e.val;
                                    if (!onlyIfAbsent)
                                        e.val = value;
                                    break;
                                }
                                Node<K,V> pred = e;
                                if ((e = e.next) == null) {
                                    pred.next = new Node<K,V>(hash, key,
                                                              value, null);
                                    break;
                                }
                            }
                        }
                        else if (f instanceof TreeBin) {
                            Node<K,V> p;
                            binCount = 2;
                            if ((p = ((TreeBin<K,V>)f).putTreeVal(hash, key,
                                                           value)) != null) {
                                oldVal = p.val;
                                if (!onlyIfAbsent)
                                    p.val = value;
                            }
                        }
                    }
                }
                if (binCount != 0) {
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD)
                        treeifyBin(tab, i);
                    if (oldVal != null)
                        return oldVal;
                    break;
                }
            }
        }
        addCount(1L, binCount);
        return null;
    }

因此：Hashtable 在很多方法定义时都会加上 synchronized关键字，说明 Hashtable 是线程安全的，而 HashMap 并不能保证线程安全；ConcurrentHashMap的put方法返回调用 putVal（）方法，而此方法底层被synchronized修饰，因此线程安全。

3. key 和 value 是否允许 null

HashTable源码：在 Hashtable 添加元素源码中，我们可以发现，如果添加元素的 value 为 null 时，会抛出 NullPointerException。在程序内部，有这样一行代码 int hash = key.hashCode ，如果添加的 key 为 null 时，此时也会抛出空指针异常，因此，在 Hashtable 中，是不允许 key 和 value 为 null 的。

 public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
        for(; entry != null ; entry = entry.next) {
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;
                entry.value = value;
                return old;
            }
        }

        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }

HashMap源码：而在 HashMap 的 put 方法中，调用了 putVal 方法（1.8 版本中），该方法需要有一个 int 类型的 hash 值，这个值是利用内部的 hash 方法产生的。从下面的源代码可以看出，当 key 为 null 时，返回的 hash 值为 0，说明在 HashMap 中是允许 key=null 的情况存在的。

public V put(K key, V value) {
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict){
}
    
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);

 

4.是否提供contains方法

从 HashMap 的 API 可以看出，它只包含 containsKey 和 containsValue 方法。而 Hashtable 还包含了 contains 方法。

HashMap 中把 contains 方法去掉的原因主要它容易引起混淆，不如 containsKey 和 containsValue 表达的准确。

而 Hashtable 中 contains 方法也是调用 containsKey 方法来实现的。

public boolean containsValue(Object value) {
        return contains(value);
    }

5. 初始容量

Hashtable 初始容量为 11，默认的负载因子为 0.75。HashMap 定义了两个常量在对容器进行初始化会用到，可以看到其初始容量为 16，默认的负载因子也是为 0.75。

//---------------------Hashtable-----------------------------
public Hashtable() {
     this(11, 0.75f);
}
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);

    if (initialCapacity==0)
        initialCapacity = 1;
    this.loadFactor = loadFactor;
    // 这里对桶进行初始化
    table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
    threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}


//---------------------HashMap-----------------------------
/**
 * The default initial capacity - MUST be a power of two.
 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/**
 * The load factor used when none specified in constructor.
 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

ConcurrentHashMap扩容：段内扩容（段内元素超过该段对应Entry数组长度的75%触发扩容，不会对整个Map进行扩容），插入前检测需不需要扩容，有效避免无效扩容

6.扩容程度

Hashtable 扩容时调用 rehash 方法，增加容器容量的代码在下面。从中可以看出，最终的容量是 newCapacity ，如果该变量在没有大于 MAX_ARRAY_SIZE（静态变量，内部定义为 Integer.MAX_VALUE - 8） 之前，都是按照 oldCapacity*2 + 1 的速度增加的。

int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
    if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
        // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
        return;
    newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];

在 HashMap 中，扩容主要是通过 resize 方法实现的，其扩容的代码是这样的 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];，可见是跟 newCap 变量有关，在正常情况下，newCapa 是按照 oldCap<<1 的速度，即每次长度变为原来的两倍增长的。

if (oldCap > 0) {
 if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return oldTab;
    }
    else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
             oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
        newThr = oldThr << 1; // double threshold
}
else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
    newCap = oldThr;
else {               // zero initial threshold signifies using defaults
    newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
    newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
}

总结：

HashMap和HashTable区别：

1.HashMap线程非安全，HashTable，ConcurrentHashMap底层方法被synchronized修饰，线程安全；

2.HashMap允许键值为空，HashTable,不允许键值为空，为空时报NullPointerException异常；

3.Hashtable继承Dictionary，而HashMap ，ConcurrentHashMap继承自 AbstractMap。

4.Hashtable 初始容量为 11，默认的负载因子为 0,.75。HashMap 定义了两个常量在对容器进行初始化会用到，可以看到其初始容量为 16，默认的负载因子也是为 0.75.；

5.Hashtable 扩容时调用 rehash 方法，增加容器容量的代码在下面。从中可以看出，最终的容量是 newCapacity ，如果该变量在没有大于 MAX_ARRAY_SIZE（静态变量，内部定义为 Integer.MAX_VALUE - 8） 之前，都是按照 oldCapacity*2 + 1 的速度增加的；

在 HashMap 中，扩容主要是通过 resize 方法实现的，其扩容的代码是这样的 Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];，可见是跟 newCap 变量有关，在正常情况下，newCapa 是按照 oldCap<<1 的速度，即每次长度变为原来的两倍增长的。

以上总结是我结合字节的理解和转载他人部分写的一个面试题，因为最近在找工作所问到的东西。