Java での HashMap と Hashtable の比較

Hugo Bertrand

2024年3月7日木曜日 4:37:48

HashMap と Hashtable の主な違いを調べる

Java の HashMap と Hashtable の間のニュアンスを理解することは、言語内のデータ構造の広大な状況をナビゲートする開発者にとって非常に重要です。一見すると、どちらも同じような目的、つまりキーと値のペアを効率的かつ簡単に管理するように見えます。ただし、悪魔は細部にあり、それらの違いは Java アプリケーションのパフォーマンスと安全性に重大な影響を及ぼします。 Java 2 バージョン 1.2 で導入された HashMap は、コレクションを処理するためのより現代的なアプローチを表し、反復の高速化と null 値の柔軟性の向上を実現します。非スレッドセーフな性質により、同時変更に対する懸念が最小限に抑えられる、シングルスレッドのシナリオでのパフォーマンスの向上が可能になります。

一方、Hashtable はレガシークラスの 1 つであり、Java 1.0 の遺物であり、コレクションを管理するためのスレッドセーフな同期アプローチを具体化しています。この安全性はパフォーマンスを犠牲にして実現されるため、同時実行性が問題にならない環境ではハッシュテーブルはあまり望ましくないものになります。さらに、キーまたは値のいずれかで null 値を受け入れることができないことが HashMap とは異なり、null 可能性が有益な側面となるユースケースに制限が生じます。これらの違いは、適切なシナリオに適切なデータ構造を選択することの重要性を強調しており、その決定は Java アプリケーションの効率と堅牢性に大きな影響を与える可能性があります。

指示	説明
HashMap	null 値と 1 つの null キーを許可し、同期せず、順序を保証しません。
Hashtable	null キーまたは値を許可せず、同期し、キーをランダムな順序で維持します。

Java の HashMap と Hashtable を理解する

Java プログラミングの世界では、オブジェクトのコレクションを効率的に管理することは、アプリケーションのパフォーマンスとスケーラビリティに大きな影響を与える基本的な側面です。 HashMap と Hashtable は、Java Collections Framework に分類される最も広く使用されている 2 つのクラスであり、それぞれに独特の機能と使用例があります。 Java 2 バージョン 1.2 で導入された HashMap は、キーと値のペアを格納するためのより現代的なアプローチを提供します。同期されていないため、そのままではスレッドセーフが提供されません。この特性により、HashMap はシングルスレッドアプリケーションや同期が外部で管理されるシナリオに適しています。 1 つの null キーと複数の null 値を許可することで、null 値をキーに関連付ける必要がある特定の使用例で HashMap の柔軟性が高まります。

一方、Hashtable は、Java の初期の時代からのレガシークラスです。 HashMap とは異なり、Hashtable は同期されているため、スレッドセーフが提供され、マルチスレッド環境での使用に適しています。ただし、ハッシュテーブルにアクセスするにはロックを取得する必要があり、スレッド間の競合が発生する可能性があるため、この同期にはパフォーマンスが犠牲になります。さらに、Hashtable では null キーまたは値が許可されませんが、これは HashMap と比較した制限と見なすことができます。これらの違いにもかかわらず、HashMap と Hashtable の選択は、スレッドの安全性、パフォーマンス、値を関連付ける必要性などの考慮事項を含む、アプリケーションの特定の要件に基づいて行う必要があります。

HashMap と Hashtable の使用例

Java プログラミング

import java.util.HashMap;
import java.util.Hashtable;

public class CollectionsExample {
    public static void main(String[] args) {
        // HashMap Example
        HashMap<Integer, String> map = new HashMap<>();
        map.put(1, "One");
        map.put(2, "Two");
        map.put(null, "NullKey");
        map.put(3, null);

        // Hashtable Example
        Hashtable<Integer, String> table = new Hashtable<>();
        table.put(1, "One");
        table.put(2, "Two");
        // table.put(null, "NullKey"); // Throws NullPointerException
        // table.put(3, null); // Throws NullPointerException
    }
}

Java における HashMap と Hashtable の詳細

Java Collections Framework を調べると、キーと値のペアを効率的に管理するための重要なコンポーネントとして HashMap と Hashtable が登場します。これら 2 つのどちらを選択するかは、Java アプリケーションの設計とパフォーマンスに大きな影響を与える可能性があります。 HashMap は null 値や単一の null キーさえも許可しますが、同期されないため、外部同期メカニズムのないマルチスレッド環境での直接使用には適していません。シングルスレッドまたは制御されたマルチスレッドのシナリオにおけるパフォーマンスの利点は、この固有の同期の欠如に起因します。さらに、HashMap は要素を特定の順序で保持しませんが、LinkedHashMap サブクラスは挿入順序またはアクセス順序で予測どおりに要素を反復できます。

Hashtable は、Collections Framework よりも前から、Map インターフェイスを実装するために改良されました。 HashMap とは異なり、同期メソッドによりスレッドセーフであり、一度に 1 つのスレッドのみがテーブルにアクセスできます。ただし、この安全性は、同時実行性が高い環境ではスケーラビリティとパフォーマンスを犠牲にします。 Hashtable では null キーや値は許可されないため、HashMap の柔軟性に比べて制限が厳しくなる可能性があります。 Hashtable はレガシーなステータスにもかかわらず、Collections.synchronizedMap または ConcurrentHashMap のオーバーヘッドなしで、単純化されたスレッドセーフなマップ実装が必要なシナリオで引き続き使用されます。

HashMap と Hashtable に関するよくある質問

質問： HashMap は null 値を受け入れることができますか?
答え： はい、HashMap は 1 つの null キーと複数の null 値を保存できます。
質問： Hashtable はスレッドセーフですか?
答え： はい、Hashtable はすべてのメソッドが同期されているため、スレッドセーフです。
質問： HashMap と Hashtable はどちらが速いですか?
答え： HashMap は同期されていないため、一般に Hashtable よりも高速です。
質問： Hashtable は null キーまたは値を格納できますか?
答え： いいえ、Hashtable では null キーや値は許可されません。
質問： マルチスレッドアプリケーションでは HashMap または Hashtable を使用する必要がありますか?
答え： マルチスレッドアプリケーションでは、スケーラビリティを向上させるために、通常、Hashtable よりも ConcurrentHashMap が優先されます。同期が問題にならない場合は、外部同期を備えた HashMap を検討できます。
質問： HashMap を同期するにはどうすればよいですか?
答え： HashMap を Collections.synchronizedMap(hashMap) でラップすることで同期できます。
質問： キーをハッシュテーブルに挿入しようとするとどうなりますか?
答え： Null キーまたは値を Hashtable に挿入しようとすると、NullPointerException がスローされます。
質問： HashMap と Hashtable では要素の順序は重要ですか?
答え： HashMap も Hashtable も、要素の順序を保証しません。順序付けされたマップの場合は、LinkedHashMap または TreeMap の使用を検討してください。
質問： HashMap を反復処理するにはどうすればよいですか?
答え： keySet()、entrySet()、またはvalues()ビューを使用して、HashMapを反復処理できます。
質問： ConcurrentHashMap はスレッドセーフな操作のより良い代替手段ですか?
答え： はい、ConcurrentHashMap は、Hashtable と比較して、スレッドセーフな操作のスケーラビリティとパフォーマンスに優れています。

Java のコレクション選択の解読

Java 開発において HashMap と Hashtable のどちらを選択するかは、単なる好みの問題ではありません。それは、アプリケーションの特定の要件を理解し、パフォーマンス、スケーラビリティ、同時実行サポートを最適化する情報に基づいた意思決定を行うことです。 HashMap は null 値を許容し、スレッドセーフがないため、同期が外部で制御される高速のシングルスレッドアプリケーションに最適です。対照的に、Hashtable のスレッドセーフ性と null エントリの禁止は、競合によるパフォーマンス低下の可能性があるにもかかわらず、組み込みの同期を必要とするシナリオに適しています。 ConcurrentHashMap のような代替手段を含む Java のコレクションフレームワークの進化により、開発者はアプリケーション固有のニーズに合わせてデータ構造の選択を調整するツールを手に入れることができます。この説明では、効率的かつ効果的な Java アプリケーション開発に最適なツールの選択に役立つ、各クラスの特性を理解することの重要性を強調しています。

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