HashMap、HashSet 和 Hashtable 有什么区别？
简化版
三者底层都用哈希表。HashMap 存「键值对」，线程不安全、允许一个 null 键和 null 值，是最常用的；HashSet 存「不重复的元素」，底层其实就是一个只用键的 HashMap；Hashtable 是远古遗留的键值对实现，方法都加了 synchronized（线程安全但慢）、不允许 null，现在基本被 ConcurrentHashMap 取代。
详细版
| 维度 | HashMap | HashSet | Hashtable |
|---|---|---|---|
| 存什么 | 键值对 key-value | 单个元素（去重） | 键值对 key-value |
| 底层 | 数组+链表+红黑树 | 内部持有一个 HashMap | 数组+链表 |
| 线程安全 | 否 | 否 | 是（方法 synchronized） |
| 允许 null | 1 个 null 键、多个 null 值 | 允许 1 个 null 元素 | 键值都不允许 null |
| 性能 | 快 | 快 | 慢（锁整表） |
| 出身 | Java 1.2，Map 接口 | Java 1.2，Set 接口 | Java 1.0，遗留类 |
核心记忆：HashSet = 只关心 key 的 HashMap；Hashtable = 加了锁的老古董，别用它，要线程安全用 ConcurrentHashMap。
完整版教学
一、HashMap：主角
HashMap<K,V> 存键值对，底层是「数组 + 链表 + 红黑树」（Java 8+）。特点：
- 线程不安全：并发 put 可能丢数据、扩容可能出问题，多线程别直接用。
- 允许 null：可以有 1 个
null键（放在下标 0 的桶），value 可以有多个 null。 - 遍历无序（顺序和插入无关，扩容后还会变）。
它是日常开发用得最多的 Map 实现。
二、HashSet：披着 Set 外衣的 HashMap
HashSet 内部就藏了一个 HashMap：你 add(e) 的元素被当作 HashMap 的 key，value 统一填一个固定的空对象 PRESENT。
// HashSet 内部
private transient HashMap<E,Object> map;
private static final Object PRESENT = new Object();
public boolean add(E e) {
return map.put(e, PRESENT) == null; // 复用 HashMap 的 key 去重
}所以 HashSet 的「去重」本质就是 HashMap 的「key 唯一」。它天然继承了 HashMap 的一切特性：无序、线程不安全、允许一个 null 元素。判断重复靠 hashCode() + equals()。
三、Hashtable：不该再用的遗留类
Hashtable 是 Java 1.0 的老类，比集合框架还早。问题：
- 每个方法都
synchronized：锁的是整张表，并发时所有读写互相阻塞，性能很差。 - 不允许 null 键或 null 值：put null 直接抛
NullPointerException。 - 设计陈旧，已被官方标注为「若需线程安全，请用
ConcurrentHashMap」。
ConcurrentHashMap 用分段锁（Java 7）/ CAS + synchronized 桶级锁（Java 8）实现细粒度并发，比 Hashtable 锁整表高效得多。
四、为什么 HashMap 允许 null 而 Hashtable 不允许
Hashtable 认为 null 有歧义：get(key) 返回 null 时，分不清是「key 不存在」还是「值本身是 null」，且它的哈希直接调 key.hashCode()，null 会 NPE。HashMap 特殊处理了 null 键（固定放 0 号桶），并提供 containsKey 来区分「不存在」和「值为 null」，所以能容忍 null。
五、面试高频追问
- 要线程安全的 Map 用什么？ →
ConcurrentHashMap（不是 Hashtable，也不是Collections.synchronizedMap，后者也是锁整表）。 - HashSet 怎么保证不重复？ → 靠元素的
hashCode()定位桶 +equals()比较，两者都要正确重写。 - HashMap 和 HashSet 谁包含谁？ → HashSet 内部用 HashMap 实现。
六、常见误区与追问
| 结构 | 底层关系 | 线程安全 | null 支持 |
|---|---|---|---|
| HashMap | key-value 哈希表 | 非线程安全 | 允许一个 null key，多个 null value |
| HashSet | 基于 HashMap 的 key | 非线程安全 | 可放一个 null 元素 |
| Hashtable | 老式同步哈希表 | 方法级同步 | 不允许 null key/value |
易错点：HashSet 不是另一套神秘结构，它主要是把元素当作 HashMap 的 key，value 使用一个占位对象。
数字例子：向 HashSet 放入 1000 个元素，本质上类似向内部 HashMap 放入 1000 个 key，每个 key 对应同一个 dummy value。判断元素是否存在，就是看内部 map 是否包含这个 key。因此 HashSet 的去重语义依赖元素的 hashCode 和 equals 是否正确。
- 误区：HashSet 比 HashMap 更底层。 HashSet 通常是基于 HashMap 封装出来的集合视图。
- 误区：Hashtable 线程安全所以现在更推荐。 它是遗留类，方法级同步粒度粗；并发场景通常考虑 ConcurrentHashMap。
- 误区：HashMap 的 key 相同只看 hashCode。 hashCode 定位桶，equals 确认逻辑相等，两者都重要。
- 追问：HashSet 如何保证不重复？ 新元素作为 key 放入 HashMap，key 已存在时覆盖占位 value，不增加新元素。
- 追问：为什么重写 equals 要重写 hashCode？ 相等对象必须有相同 hashCode，否则可能落到不同桶，集合语义会错。
- 追问：HashMap 能否在多线程下直接写？ 不能保证线程安全，可能出现数据丢失、可见性问题或结构异常。
七、加强记忆
HashMap 存键值对、线程不安全、允许 null、最常用；HashSet 就是「只用 key 的 HashMap」，靠 key 唯一去重；Hashtable 是加了 synchronized、不许 null 的遗留类，性能差，要线程安全请改用 ConcurrentHashMap。三者底层都是哈希表。