HashMap HashTable ConcurrentHashMap

1. Hashtable 和 HashMap


（1）區別，這兩個類主要有如下幾方面的不一樣：
Hashtable和HashMap都實現了Map接口，可是Hashtable的實現是基於Dictionary抽象類。
 
在HashMap中，null能夠做爲鍵，這樣的鍵只有一個；能夠有一個或多個鍵所對應的值爲null。 
當get()方法返回null值時，便可以表示 HashMap中沒有該鍵，也能夠表示該鍵所對應的值爲null。
 所以，在HashMap中不能由get()方法來判斷HashMap中是否存在某個鍵，而應該用containsKey()方法來判斷。
 而在Hashtable中，不管是key仍是value都不能爲null 。
 
   這兩個類最大的不一樣在於：
（1）Hashtable是線程安全的，它的方法是同步了的，能夠直接用在多線程環境中。
（2）而HashMap則不是線程安全的。在多線程環境中，須要手動實現同步機制。




所以，在Collections類中提供了一個方法返回一個同步版本的HashMap用於多線程的環境：
Java代碼
public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {   
 return new SynchronizedMap<K,V>(m);   
 }  
該方法返回的是一個SynchronizedMap 的實例。
SynchronizedMap類是定義在Collections中的一個靜態內部類。
它實現了Map接口，並對其中的每個方法實現，經過synchronized 關鍵字進行了同步控制。
 
2. 潛在的線程安全問題
上面提到Collections爲HashMap提供了一個併發版本SynchronizedMap。
這個版本中的方法都進行了同步，可是這並不等於這個類就必定是線程安全的。
在某些時候會出現一些意想不到的結果。
以下面這段代碼：
Java代碼
// shm是SynchronizedMap的一個實例   
if(shm.containsKey('key')){   
        shm.remove(key);   
}  
 這段代碼用於從map中刪除一個元素以前判斷是否存在這個元素。
 這裏的containsKey和reomve方法都是同步的，可是整段代碼卻不是。
 
 考慮這麼一個使用場景：
線程A執行了containsKey方法返回true，準備執行remove操做；
這時另外一個線程B開始執行，一樣執行了containsKey方法返回true，並接着執行了remove操做；
而後線程A接着執行remove操做時發現此時已經沒有這個元素了。
要保證這段代碼按咱們的意願工做，一個辦法就是對這段代碼進行同步控制，可是這麼作付出的代價太大。
 
在進行迭代時這個問題更改明顯。Map集合共提供了三種方式來分別返回鍵、值、鍵值對的集合：
Java代碼
Set<K> keySet()；   
  
Collection<V> values()；   
  
Set<Map.Entry<K,V>> entrySet()；  


 在這三個方法的基礎上，咱們通常經過以下方式訪問Map的元素：
Java代碼
Iterator keys = map.keySet().iterator();   
  
while(keys.hasNext()){   
        map.get(keys.next());   
}  
 
在這裏，有一個地方須要注意的是：獲得的keySet和迭代器都是Map中元素的一個「視圖」，而不是「副本」 。
問題也就出如今這裏，當一個線程正在迭代Map中的元素時，另外一個線程可能正在修改其中的元素。
此時，在迭代元素時就可能會拋出 ConcurrentModificationException異常。


爲了解決這個問題一般有兩種方法，
（1）一是直接返回元素的副本，而不是視圖。這個能夠經過
集合類的 toArray() 方法實現，可是建立副本的方式效率比以前有所下降，
特別是在元素不少的狀況下；
（2）另外一種方法就是在迭代的時候鎖住整個集合，這樣的話效率就更低了。


3. 更好的選擇：ConcurrentHashMap


java5中新增了ConcurrentMap接口和它的一個實現類ConcurrentHashMap。


ConcurrentHashMap提供了和Hashtable以及SynchronizedMap中所不一樣的鎖機制。
Hashtable中採用的鎖機制是一次鎖住整個hash表，從而同一時刻只能由一個線程對其進行操做；
而ConcurrentHashMap中則是一次鎖住一個桶。
ConcurrentHashMap默認將hash表分爲16個桶，諸如get,put,remove等經常使用操做只鎖當前須要用到的桶。
這樣，原來只能一個線程進入，如今卻能同時有16個寫線程執行，併發性能的提高是顯而易見的。
 
上面說到的16個線程指的是寫線程，而讀操做大部分時候都不須要用到鎖。只有在size等操做時才須要鎖住整個hash表。
 
在迭代方面，ConcurrentHashMap使用了一種不一樣的迭代方式。
在這種迭代方式中，當iterator被建立後集合再發生改變就再也不是拋出ConcurrentModificationException，
取而代之的是  在改變時new新的數據從而不影響原有的數據 。
iterator完成後再將頭指針替換爲新的數據 。
這樣iterator線程可使用原來老的數據。

而寫線程也能夠併發的完成改變。