HashMap 和 Hashtable 都是 Java 中实现 Map 接口的类，用于存储键值对（Key-Value）数据。它们在内部实现上都基于哈希表（Hash Table），但在线程安全性、性能、设计和一些特性上存在显著区别。以下是它们的详细对比：

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1. 线程安全性

1.1 Hashtable

• 线程安全：Hashtable 是线程安全的，它的所有方法（如 put()、get()）都是同步的（synchronized）。

• 同步机制：Hashtable 使用类级别的锁（即对整个表加锁），这在多线程环境下可以保证线程安全，但会带来较大的性能开销。

• 适用场景：适用于多线程环境，但不推荐在单线程环境中使用。

1.2 HashMap

• 线程不安全：HashMap 是线程不安全的，它的方法没有加锁，因此在多线程环境下可能会出现并发问题（如数据丢失、ConcurrentModificationException 等）。

• 性能优势：由于没有同步机制，HashMap 在单线程环境下的性能比 Hashtable 更高。

• 适用场景：适用于单线程环境或通过外部同步机制（如 Collections.synchronizedMap 或 ConcurrentHashMap）来保证线程安全。

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2. 性能

2.1 Hashtable

• 性能较低：由于所有方法都是同步的，Hashtable 在多线程环境下虽然安全，但在单线程环境下会因为同步机制而降低性能。

• 锁粒度：Hashtable 使用类级别的锁，这意味着在并发操作时，整个表会被锁定，导致其他线程无法同时访问。

2.2 HashMap

• 性能较高：HashMap 没有同步机制，因此在单线程环境下性能更高。

• 锁粒度：HashMap 在 Java 8 之后引入了红黑树优化，进一步提高了性能，尤其是在处理大量数据时。

• 并发支持：如果需要在多线程环境下使用 HashMap，可以结合 ConcurrentHashMap 或 Collections.synchronizedMap 来实现线程安全。

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3. 设计和特性

3.1 Hashtable

• 不允许 null 键和值：Hashtable 不允许键或值为 null，尝试插入 null 键或值会抛出 NullPointerException。

• 遗留类：Hashtable 是 Java 早期的类，属于 java.util 包，没有实现 Map 接口（但它与 Map 兼容）。

• 迭代器：Hashtable 的迭代器是线程安全的，但效率较低。

3.2 HashMap

• 允许 null 键和值：HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值。

• 实现 Map 接口：HashMap 是 Java 集合框架的一部分，实现了 Map 接口，因此更符合现代 Java 的设计。

• 迭代器：HashMap 的迭代器是快速失败的（fail-fast），在多线程环境下可能会抛出 ConcurrentModificationException，但在单线程环境下效率更高。

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4. 使用场景

4.1 Hashtable

• 适用场景：

  • 多线程环境，需要线程安全的哈希表。

  • 不允许键或值为 null 的场景。

4.2 HashMap

• 适用场景：

  • 单线程环境，需要高性能的哈希表。

  • 允许键或值为 null 的场景。

  • 需要灵活使用 Map 接口的场景。

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5. 替代方案

• ConcurrentHashMap：

  • 如果需要在多线程环境下使用线程安全的哈希表，推荐使用 ConcurrentHashMap，它提供了更好的并发性能和线程安全性。

  • ConcurrentHashMap 使用分段锁（Segmented Locking）或锁分段（Lock Striping）机制，允许多个线程同时访问不同的段，从而提高并发性能。

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6. 总结

特性	Hashtable	HashMap
线程安全	是（同步方法）	否（线程不安全）
性能	较低（同步机制）	较高（无同步机制）
是否允许 null 键/值	不允许（抛出异常）	允许（一个 null 键，多个 null 值）
实现接口	不实现 Map 接口	实现 Map 接口
适用场景	多线程环境，不允许 null	单线程环境，允许 null
替代方案	ConcurrentHashMap	ConcurrentHashMap

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7. 示例代码

Hashtable 示例

java复制

Hashtable<String, Integer> table = new Hashtable<>();
table.put("Java", 1);
table.put("Python", 2);System.out.println(table.get("Java")); // 输出：1

HashMap 示例

java复制

HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Java", 1);
map.put("Python", 2);
map.put(null, 3); // 允许 `null` 键和值System.out.println(map.get("Java")); // 输出：1
System.out.println(map.get(null)); // 输出：3

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8. 推荐建议

• 如果需要线程安全的哈希表，推荐使用 ConcurrentHashMap，而不是 Hashtable。

• 如果在单线程环境下，推荐使用 HashMap，因为它性能更高且更灵活。

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