本文从 线程安全性、 性能、 特点、 历史版本、 继承关系、 扩容机制等方面的区别，详细对比 Hashtable 和 HashMap 两种 哈希表的实现类的区别

一、主要区别

Hashtable和HashMap都是用于存储键值对的哈希表实现，但它们在设计、功能和性能上存在显著差异

线程安全性

• Hashtable：线程安全。 它的所有公共方法都使用synchronized关键字进行修饰，这意味着在任何给定时间，只有一个线程可以访问Hashtable的实例。这种粗粒度的锁机制在多线程环境下可以保证数据一致性，但会带来较大的性能开销
• HashMap：非线程安全。 它的方法没有synchronized修饰。在单线程环境下性能很高，但在多线程环境下，如果不进行外部同步控制，可能会导致数据不一致、死循环等问题

性能

• Hashtable：性能相对较低。 由于其所有操作都进行了同步，在多线程并发访问时，线程会频繁地竞争同一把锁，导致性能下降
• HashMap：性能相对较高。 在单线程环境下，由于没有同步开销，其性能优于Hashtable。在并发场景下，通常会使用ConcurrentHashMap（而非HashMap加外部同步），它提供了更细粒度的锁机制，性能远优于Hashtable

允许null键和null值

• Hashtable：键和值都不允许为null。 如果尝试存入null键或null值，会抛出NullPointerException
• HashMap：键和值都允许为null。 HashMap允许一个null键（且只有一个），以及任意数量的null值

历史版本与继承关系

• Hashtable： 是Java早期（JDK 1.0）提供的集合类，属于遗留类。它继承自Dictionary抽象类，并实现了Map、Cloneable、Serializable接口
• HashMap： 是Java 2（JDK 1.2）引入的，是Hashtable的改进版本。它继承自AbstractMap抽象类，并实现了Map、Cloneable、Serializable接口

迭代器（Iterator）

• Hashtable： 提供了Enumeration（旧版迭代器）和Iterator两种遍历方式。Enumeration不是fail-fast的，而Iterator是fail-fast的
• HashMap： 只提供Iterator遍历方式，并且是fail-fast的。这意味着在迭代过程中，如果集合的结构被修改（除了通过迭代器自身的remove()方法），会立即抛出ConcurrentModificationException

初始容量和扩容机制

• Hashtable： 默认初始容量为11，负载因子（Load Factor）为0.75。扩容时，容量变为2*oldCapacity + 1
• HashMap： 默认初始容量为16（必须是2的幂），负载因子为0.75。扩容时，容量变为2*oldCapacity

总结表格

	Hashtable	HashMap
线程安全	线程安全 (所有方法synchronized)	非线程安全
性能	较低 (锁粒度粗)	较高 (无同步开销)
Null键/值	不允许 null键和null值	允许 null键 (一个) 和 null值 (多个)
历史版本	JDK 1.0 遗留类	JDK 1.2 引入，Hashtable的改进
继承体系	继承Dictionary，实现Map	继承AbstractMap，实现Map
迭代器	Enumeration (非fail-fast) 和 Iterator (fail-fast)	Iterator (fail-fast)
默认容量	11	16 (2的幂)
扩容方式	2*oldCapacity + 1	2*oldCapacity
推荐使用	几乎不推荐，除非是遗留代码或特定要求	单线程环境下首选，多线程用ConcurrentHashMap

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二、扩容机制

HashMap 的扩容机制

• 默认初始容量： HashMap的默认初始容量是16。当你创建一个HashMap实例时，内部的数组table并不会立即创建，而是等到第一次调用put()方法时才会被初始化为16
• 负载因子（Load Factor）： 默认负载因子是0.75。它表示在哈希表自动扩容之前，可以达到多满
• 扩容阈值（Threshold）： 扩容阈值 = 容量 × 负载因子。例如，初始容量16 * 0.75 = 12。当HashMap中存储的元素数量（size）超过这个阈值时，就会触发扩容
• 扩容触发条件：
  1. 当前存储的元素数量 size > 扩容阈值 threshold
  2. 插入元素时发生哈希冲突，并且链表长度达到TREEIFY_THRESHOLD（8），同时当前容量capacity小于MIN_TREEIFY_CAPACITY（64），这时会优先扩容而不是直接树化
• 扩容过程：
  1. 创建新数组： 创建一个新的、更大的数组。新数组的容量通常是原容量的两倍（oldCapacity << 1）
  2. 元素迁移（Rehashing）： 遍历旧数组中的所有桶（包括链表和红黑树），将每个元素重新计算哈希值（因为数组长度变了，index = hash & (newCapacity - 1)会得到不同的索引），然后将其放到新数组的正确位置
     • JDK 1.7 及之前： 链表中的元素在迁移时，可能会出现头插法导致的死循环问题（在多线程并发扩容时）
     • JDK 1.8 及之后： 链表中的元素在迁移时，采用尾插法，并且由于新容量是旧容量的两倍，元素的新的索引要么是原索引，要么是原索引 + oldCapacity。这大大简化了迁移过程，避免了死循环，并提升了效率。链表元素会根据其哈希值的某个位是0还是1，分别放入新数组的两个位置，形成两个新的链表（或树）
• 延迟初始化： HashMap的底层数组table是在第一次put操作时才进行初始化的，而不是在构造函数中

关于更加详细的 HashMap 扩容及源码剖析佐证，可以阅读上一篇博客：【集合篇04】：HashMap扩容机制，resize()源码解读_hashmap resize-CSDN博客

Hashtable 的扩容机制

• 默认初始容量： Hashtable的默认初始容量是11
• 负载因子（Load Factor）： 默认负载因子是0.75
• 扩容阈值： 扩容阈值 = 容量 × 负载因子
• 扩容过程：
  1. 创建新数组： 创建一个新的数组。新数组的容量是原容量的两倍加1（2 * oldCapacity + 1）
  2. 元素迁移（Rehashing）： 遍历旧数组，将所有元素重新计算哈希值并放到新数组的正确位置。这个过程同样会涉及到元素的重新散列

总结表格对比

	HashMap	Hashtable
默认初始容量	16 (2的幂)	11
负载因子	0.75 (默认)	0.75 (默认)
扩容阈值	容量 * 负载因子	容量 * 负载因子
新容量计算	原容量的两倍 (oldCapacity << 1)	原容量的两倍加1 (2 * oldCapacity + 1)
数组初始化	延迟初始化 (第一次put时)	立即初始化 (构造函数时)
元素迁移	JDK 1.8 优化，链表元素按位拆分，避免死循环	简单重新哈希
线程安全	非线程安全 (扩容过程无同步，多线程可能数据丢失)	线程安全 (扩容过程也同步，性能开销大)