Porównanie HashMap i Hashtable w Javie: kluczowe różnice i wydajność

Zrozumienie HashMap i Hashtable w Javie

W świecie kolekcji Java HashMap i Hashtable to dwie powszechnie używane struktury danych do przechowywania par klucz-wartość. Chociaż mogą wydawać się podobne, mają wyraźne różnice, które mogą mieć wpływ na wydajność aplikacji i bezpieczeństwo wątków. Zrozumienie tych różnic jest kluczowe przy wyborze odpowiedniego rozwiązania do Twoich potrzeb.

W tym artykule zagłębiamy się w kluczowe różnice między HashMap i Hashtable, badając ich funkcjonalność, wydajność i przydatność dla aplikacji bez wątków. Na koniec będziesz miał jaśniejsze pojęcie, jakiej struktury danych użyć w konkretnym przypadku użycia.

Komenda	Opis
HashMap.put()	Wstawia parę klucz-wartość do HashMap. Zezwala na klucze i wartości zerowe.
Hashtable.put()	Wstawia parę klucz-wartość do Hashtable. Nie zezwala na klucze ani wartości zerowe.
System.nanoTime()	Zwraca bieżącą wartość źródła czasu o wysokiej rozdzielczości działającej wirtualnej maszyny Java (w nanosekundach).
try { ... } catch (NullPointerException e)	Próbuje wykonać kod i przechwytuje wszelkie wyjątki NullPointerException, obsługując przypadki, w których wywoływana jest funkcja Hashtable.put() z wartościami null.
HashMap.get()	Pobiera wartość skojarzoną z określonym kluczem z HashMap.
Hashtable.get()	Pobiera wartość skojarzoną z określonym kluczem z Hashtable.

Zagłęb się w implementację HashMap i Hashtable

Pierwszy skrypt zapewnia bezpośrednie porównanie I w Jawie. Skrypt rozpoczyna się od zaimportowania niezbędnych klas i utworzenia instancji obu struktur danych. A jest tworzony i wypełniany parami klucz-wartość. Podobnie A Hashtable jest tworzony i zapełniany. Następnie ten skrypt demonstruje zasadniczą różnicę w obsłudze wartości null. umożliwia wstawianie wartości null bez problemów, natomiast rzuca A w przypadku próby dodania kluczy lub wartości zerowych. The try { ... } catch (NullPointerException e) bloki służą do zilustrowania tego zachowania. Skrypt pomaga programistom zrozumieć, kiedy i dlaczego wartości null są brane pod uwagę przy wyborze między tymi dwiema strukturami danych.

Drugi skrypt koncentruje się na testowaniu wydajności I w środowisku bez wątków. Rozpoczyna się od inicjalizacji obu map i zmierzenia czasu potrzebnego na wstawienie miliona par klucz-wartość . Ten pomiar czasu o wysokiej rozdzielczości pomaga w dokładnym określeniu czasu potrzebnego na wykonanie operacji. Wyniki są drukowane na konsoli, pokazując względną wydajność. Skrypt mierzy także czas pobierania tego samego zestawu kluczy z obu struktur danych. Porównując te czasy, programiści mogą ocenić, która struktura danych działa lepiej w aplikacjach bezwątkowych. Skrypt ten jest szczególnie przydatny do dostrajania wydajności i zrozumienia związanych z tym kosztów ogólnych Hashtable ze względu na zsynchronizowane metody.

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

public class MapComparison {
    public static void main(String[] args) {
        // Creating a HashMap
        HashMap<String, String> hashMap = new HashMap<>();
        hashMap.put("1", "One");
        hashMap.put("2", "Two");
        hashMap.put("3", "Three");

        // Creating a Hashtable
        Hashtable<String, String> hashtable = new Hashtable<>();
        hashtable.put("A", "Apple");
        hashtable.put("B", "Banana");
        hashtable.put("C", "Cherry");

        // Displaying the HashMap
        System.out.println("HashMap: " + hashMap);

        // Displaying the Hashtable
        System.out.println("Hashtable: " + hashtable);

        // Checking for null values
        try {
            hashMap.put(null, "NullValue");
            System.out.println("HashMap allows null values: " + hashMap);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("HashMap does not allow null values");
        }
        try {
            hashtable.put(null, "NullValue");
            System.out.println("Hashtable allows null values: " + hashtable);
        } catch (NullPointerException e) {
            System.out.println("Hashtable does not allow null values");
        }
    }
}

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

public class PerformanceTest {
    public static void main(String[] args) {
        // Initializing the maps
        HashMap<Integer, Integer> hashMap = new HashMap<>();
        Hashtable<Integer, Integer> hashtable = new Hashtable<>();

        // Adding elements to HashMap
        long startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashMap.put(i, i);
        }
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("HashMap time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Adding elements to Hashtable
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashtable.put(i, i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("Hashtable time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Retrieving elements from HashMap
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashMap.get(i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("HashMap retrieval time: " + (endTime - startTime) + " ns");

        // Retrieving elements from Hashtable
        startTime = System.nanoTime();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            hashtable.get(i);
        }
        endTime = System.nanoTime();
        System.out.println("Hashtable retrieval time: " + (endTime - startTime) + " ns");
    }
}

HashMap i Hashtable: synchronizacja i bezpieczeństwo wątków

Jedna z kluczowych różnic pomiędzy I jest ich podejście do synchronizacji i bezpieczeństwa wątków. jest synchronizowany, co oznacza, że ​​jest bezpieczny dla wątków i może być współużytkowany przez wiele wątków bez powodowania problemów ze współbieżnością. Synchronizację tę osiąga się poprzez synchronizację większości metod, co zapewnia, że ​​tylko jeden wątek może uzyskać dostęp do Hashtable w danym momencie. Jednakże powoduje to również zwiększenie wydajności ze względu na mechanizm blokujący Hashtable wolniej w porównaniu do w scenariuszach jednowątkowych.

W przeciwieństwie, nie jest zsynchronizowany i dlatego nie jest bezpieczny dla wątków. Jeśli jest dostępny jednocześnie przez wiele wątków, istnieje ryzyko niespójności danych i warunków wyścigowych. Zrobić bezpieczne dla wątków, z którego mogą korzystać programiści Collections.synchronizedMap() aby zawinąć go w zsynchronizowaną mapę, lub mogą użyć klasa wprowadzona w Javie 1.5, która zapewnia lepszą wydajność, umożliwiając jednoczesny dostęp do różnych części mapy. To sprawia bardziej efektywny wybór w przypadku zastosowań współbieżnych.

1. Jaka jest główna różnica między HashMap a Hashtable?
2. nie jest zsynchronizowany i pozwala na klucze i wartości zerowe, podczas gdy jest zsynchronizowany i nie zezwala na klucze ani wartości zerowe.
3. Który z nich jest szybszy w środowisku jednowątkowym?
4. jest generalnie szybszy w środowisku jednowątkowym ze względu na brak narzutu synchronizacji.
5. Jak zapewnić bezpieczeństwo wątków HashMap?
6. Używając owinąć lub za pomocą .
7. Czy Hashtable może przechowywać klucze lub wartości zerowe?
8. NIE, nie pozwala na klucze ani wartości zerowe i wyrzuci a jeśli spróbujesz.
9. Kiedy należy używać Hashtable zamiast HashMap?
10. Używać gdy wymagane jest bezpieczeństwo wątków i nie martwisz się o narzut związany z wydajnością synchronizacji.
11. Czy ConcurrentHashMap jest lepszą alternatywą dla Hashtable?
12. Tak, zapewnia lepszą współbieżność i wydajność w porównaniu do .
13. Dlaczego HashMap nie jest bezpieczny dla wątków?
14. jest przeznaczony dla scenariuszy jednowątkowych i nie zawiera mechanizmów synchronizacji.
15. W jaki sposób HashMap i Hashtable radzą sobie z kolizjami?
16. Obydwa I obsługuj kolizje za pomocą łączenia łańcuchowego, gdzie każdy segment zawiera połączoną listę wpisów.

HashMap i Hashtable służą podobnym celom w przechowywaniu par klucz-wartość, ale znacznie różnią się podejściem do synchronizacji i wydajności. HashMap jest preferowany w przypadku aplikacji bez wątków ze względu na jego szybkość i elastyczność przy wartościach null. I odwrotnie, Hashtable nadaje się do operacji bezpiecznych dla wątków, ale kosztem wydajności. Rozumiejąc te różnice, programiści mogą podejmować świadome decyzje dotyczące struktury danych, której mają użyć, w oparciu o swoje specyficzne wymagania.