【面试高频】HashMap\HashTable\ConcurrentHashMap之间的区别

- 日理万妓 2024-02-23 04:24 33阅读 0赞

## 多线程环境中对于集合类的使用需求 ##

在多线程环境中使用集合类时，需要考虑线程安全问题。此时那些常见的集合类例如ArrayList,LinkedList,HashMap等就不能满足要求了。

此时有两个解决方法：1、直接手动加锁来保证线程安全。比如多个线程去修改ArrayList就可能会有线程安全问题，就可以给修改操作加锁；2、标准库中提供了一些线程安全的集合类。例如：如果需要使用ArrayList，可以使用Vector来代替。

而HashTable正是HashMap的代替方案。

## HashTable的解决方案 ##

HashTable是针对整个哈希表进行加锁，任何增删查改的操作，都会触发加锁

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向哈希表中插入元素的操作：根据key计算hash值，找到对应的数组下标。然后把这个新的元素挂到对应下标的链表上。

如果此时有两个线程，插入了两个元素。线程一插入的元素对应在下标1的链表上，线程二插入的元素对应在下标2的链表上。此时不存在线程安全问题（两个线程修改不同变量，所以没有线程安全问题）。

此时，虽然两个操作没有线程安全问题，但是由于锁是加在整个哈希表上的，仍然会针对同一个对象（即同一个哈希表）产生锁竞争，产生阻塞等待

> 实际上仔细思考，发现其实也没必要加锁过于频繁。而且因为对于整个哈希表进行加锁会导致锁的粒度过大。
> 
> 此时的优化方案就是ConcurrentHashMap集合类

## ConcurrentHashMap提供的解决方案 ##

ConcurrentHashMap不是只有一把锁，而是每个链表都有一把锁

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每次进行操作，都是针对对应链表的锁进行加锁，操作不同链表就是针对不同的锁加锁，不会有锁冲突。

这就导致大部分加锁操作实际上没有锁冲突，此时这里的加锁操作的开销就微乎其微了

## 三者的区别 ##

HashTable和ConcurrentHashMap是HashMap的线程安全的集合类。

而 HashTable和ConcurrentHashMap除了上述最大的区别外——加锁的粒度不同，还有以下两个区别：

1、后者更充分地利用了CAS机制——>无锁编程。

有的操作，比如获取/更新元素个数，就可以直接使用CAS完成，不必加锁了

2、优化了扩容策略

对于HashTable来说，如果元素太多，就会涉及扩容。扩容需要重新申请内存空间，将元素从旧的哈希表上删除，插入到新的哈希表上。

如果本身元素非常多，搬运一次成本就很高。会导致这一次操作非常卡顿

而后者策略，并不会试图一次性把所有的元素都搬运过去，而是每次搬运一部分

当put触发扩容，此时就会直接创建更大的内存空间，但是并不会直接把所有的元素都直接搬运过去，而是只搬运一小部分

此时就相当于同时存在两份hash表了。此时插入元素就直接往新表上插入，删除元素就从旧表上删除，查找元素时新表旧表都查

并且每次操作过程中，都会搬运一部分过去。

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