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在 Java 编程中，HashTable 和 ConcurrentHashMap 都是用于存储键值对的数据结构。它们在某些情况下功能类似，但在设计和性能方面存在显著的差异。本文将详细介绍它们的区别以及如何选择使用它们。

1. 基本概念

• HashTable：HashTable 是 Java 早期引入的哈希表实现。它提供了线程安全的操作，所有方法都经过 synchronized 修饰。
• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 是 Java 5 引入的一个线程安全的哈希表实现，旨在提供更高效的并发访问。它在设计时考虑了并发性能，并采用了分段锁的技术来减少锁的粒度。

2. 线程安全性

• HashTable：HashTable 对所有的方法都加上了 synchronized 关键字，确保了每个方法调用的线程安全性。这意味着在同一时刻，只有一个线程可以操作 HashTable，导致性能瓶颈。

  Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>();
  table.put("key", "value");  // 线程安全，但性能较差
  

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 在并发操作中提供了更好的性能，它通过分段锁的方式，允许多个线程并发访问不同段的数据，而不是锁住整个哈希表。这样即使多个线程同时访问不同的段，性能也能得到提升。

  ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
  map.put("key", "value");  // 提供高效的线程安全支持
  

3. 性能

• HashTable：由于其对所有操作加锁，HashTable 在高并发情况下的性能较差。当多个线程同时访问时，它们需要竞争同一个锁，导致锁的竞争和线程阻塞。

• ConcurrentHashMap：通过细粒度锁（如分段锁），ConcurrentHashMap 提供了更高的并发性能。多个线程可以同时访问不同的段，从而减少了锁竞争。

4. 空值 (Null) 键和值

• HashTable：不允许插入 null 键或 null 值。如果试图插入 null 键或 null 值，会抛出 NullPointerException。

  Hashtable<String, String> table = new Hashtable<>();
  table.put(null, "value");  // 抛出 NullPointerException
  table.put("key", null);    // 抛出 NullPointerException
  

• ConcurrentHashMap：同样不允许 null 键或 null 值。如果尝试插入 null 键或值，ConcurrentHashMap 也会抛出 NullPointerException。

  ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
  map.put(null, "value");  // 抛出 NullPointerException
  map.put("key", null);    // 抛出 NullPointerException
  

5. 锁机制

• HashTable：HashTable 对整个哈希表加锁，即每次操作都会锁住整个表，导致性能瓶颈。

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 采用分段锁技术，锁住表的不同部分，从而实现并发操作，减少了锁的粒度和性能开销。

6. API 设计

• HashTable：HashTable 提供了基础的键值对操作，但它没有 ConcurrentHashMap 中的一些更高效的并发操作方法。

• ConcurrentHashMap：ConcurrentHashMap 提供了更丰富的并发操作方法，如 putIfAbsent、compute、merge 等，可以更灵活地在多线程环境中进行操作。

  示例：

  ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();// putIfAbsent：如果不存在则添加
  map.putIfAbsent("key", "value");// compute：根据当前值计算新的值
  map.compute("key", (k, v) -> v == null ? "default" : v + " updated");
  

7. 使用场景选择

• HashTable：尽管 HashTable 曾经是 Java 中唯一的线程安全哈希表实现，但由于它的性能瓶颈和过时的设计，今天不推荐在新的项目中使用。除非是对老旧代码的维护，否则应该尽量避免使用 HashTable。

• ConcurrentHashMap：对于高并发的应用场景，推荐使用 ConcurrentHashMap。它提供了更好的性能，并且支持更多的并发操作，适合多线程环境下的数据存储和访问。

结论

特性	HashTable	ConcurrentHashMap
线程安全性	通过 synchronized 实现	通过分段锁实现
性能	低性能，高并发时表现差	高性能，高并发时表现优
空值支持	不允许 null 键和值	不允许 null 键和值
锁机制	整体加锁	分段锁（细粒度锁）
推荐使用场景	不推荐使用	高并发环境下的数据存储

在现代 Java 开发中，ConcurrentHashMap 是推荐使用的并发集合类，它提供了更高效的性能和灵活的 API 支持。在需要线程安全的场景下，优先选择 ConcurrentHashMap。