HashMap 与 ConcurrentHashMap 的区别

HashMap 是 Java 中一个强大的数据结构，用于存储键值对。它通过关联的键来映射值。它允许我们存储 null 值和 null 键。它是一个非同步的 Java 集合类。而 ConcurrentHashMap 作为 HashMap 的替代品被引入。 ConcurrentHashMap 是一个同步的集合类。

HashMap 是非线程安全的，不能在并发的多线程环境中使用。相比之下，ConcurrentHashMap 是线程安全的，专门为多线程和并发环境设计。

在本节中，我们将基于线程安全、同步、性能、用途等多个参数来比较 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的区别。

以下是 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的一些主要区别

• 如上所述，HashMap 是非同步的、非线程安全的，而 ConcurrentHashMap 是同步的、线程安全的集合类。尽管 ConcurrentHashMap 的同步级别无法与 Hashtable 相比，但在大多数实际情况下，它的性能都很好。
• HashMap 可以使用 Collection.syncronizedMap; 进行同步。它返回一个几乎与 Hashtable 相同的集合。
• 同步后的 HashMap 的可扩展性不如 ConcurrentHashMap。
• 在多线程环境中，ConcurrentHashMap 的性能优于同步 HashMap。
• 在单线程环境中，HashMap 的性能略优于 ConcurrentHashMap。
• 在 HashMap 中，如果一个线程正在迭代对象，而另一个线程想要修改对象，我们会得到一个 ConcurrentModificationException 运行时异常。但是在 ConcurrentHashMap 中，一个线程可以一边执行修改，一边允许另一个线程运行。
• HashMap 引入于 Java 2 (JDK 1.2)，ConcurrentHashMap 引入于 Java 5 (JDK 1.5)。

让我们看一些示例来理解 HashMap 和 ConcurrentHashMap 的行为。

HashMap 和 Concurrent HashMap 的示例

考虑以下示例来理解 HashMap 的行为。

示例 1

输出

{null=Sofia, 100=Stark, 101=Michale, 102=Ani}

现在使用 ConcuurentHashMap 来理解相同的示例。

使用 ConcurrentHashMap

输出

Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
	at java.util.concurrent.ConcurrentHashMap.putVal(ConcurrentHashMap.java:1011)
	at java.util.concurrent.ConcurrentHashMap.put(ConcurrentHashMap.java:1006)
	at ConcurrentHashMapExample.main(ConcurrentHashMapExample.java:9)

从上面的示例可以看出，HashMap 允许键值对为空，但在 ConcurrentHashMap 中，我们不能将 null 值用于键值组合；否则会抛出 NullPointerException。

示例 2

在 HashMap 中，如果一个线程正在迭代对象，而另一个线程尝试迭代对象，则会抛出运行时异常。但是，在 ConcurrentHashMap 中，可以同时由两个或多个线程迭代对象。

考虑下面的示例

使用 HashMap

// 使用 HashMap 通过两个线程同时添加对象的 Java 程序

输出

100=X
101=Y
Exception in thread "main" java.util.ConcurrentModificationException
	at java.util.HashMap$HashIterator.nextNode(HashMap.java:1445)
	at java.util.HashMap$EntryIterator.next(HashMap.java:1479)
	at java.util.HashMap$EntryIterator.next(HashMap.java:1477)
	at HashMapExample2.main(HashMapExample2.java:27)

从上面的示例可以看出，当子线程尝试与其他线程同时添加对象时，会抛出运行时异常。让我们使用 ConcurrentHashMap 执行相同的代码。

使用 ConcurrentHashMap

输出

100=X
101=Y
102=Z
103=D
{100=X, 101=Y, 102=Z, 103=D}

从上面的示例可以看出，在 ConcurrentHashMap 中，我们可以使用两个不同的线程轻松地同时添加对象。但是，在 HashMap 中是不可能的。

ConcurrentHashMap 相对于 HashMap 的优点

使用 ConcurrentHashMap 的优点如下：

• 在多线程环境中提供非常高的并发性。
• 当写操作进行加锁时，读操作可以非常快。
• 提供非对象级别锁定。
• 使用多种锁。
• 允许其他线程在某个线程迭代对象时进行迭代。
• 在多线程场景下，尤其是多线程情况下，它是线程安全的。

让我们根据不同参数直接比较 HashMap 和 ConcurrentHashMap。

总结

我们已经讨论了 HashMap 和 ConcurrentHashMap 之间所有主要的区别。为这次讨论做一个最终的总结，我们想说 ConcuurentHashMap 在多线程环境中很有益，并且比 HashMap 性能更好。它提供了线程安全、可伸缩性和同步。对于单线程环境，HashMap 的性能略优于 ConcurrentHashMap。