面试题：简述Hashtable为什么是线程安全的？

Hashtable是Java早期提供的一个线程安全的哈希表实现。它的线程安全性是通过以下机制实现的：

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1. 使用synchronized关键字

• 方法级别的同步：
  • Hashtable的所有公共方法（如put、get、remove等）都被synchronized关键字修饰。
  • 这意味着同一时间只有一个线程可以访问这些方法，从而保证了线程安全。

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2. 全局锁机制

• 锁对象：
  • Hashtable使用实例自身（this）作为锁对象。
  • 所有同步方法共享同一把锁，确保了操作的原子性。
• 缺点：
  • 这种全局锁机制在高并发环境下会导致性能瓶颈，因为所有操作都需要竞争同一把锁。

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3. 线程安全的迭代器

• Enumeration：
  • Hashtable提供了elements()和keys()方法，返回Enumeration对象。
  • Enumeration是线程安全的，但它在迭代过程中不允许修改集合（否则会抛出ConcurrentModificationException）。

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4. 不允许null键和null值

• 设计选择：
  • Hashtable不允许null键和null值。
  • 这种设计避免了在多线程环境下因null值导致的歧义问题。

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5. 与HashMap的对比

特性	Hashtable	HashMap
线程安全	是（方法级别同步）	否（非线程安全）
锁机制	全局锁（性能较低）	无锁（性能较高）
允许null键/值	不允许	允许
迭代器	使用Enumeration（线程安全）	使用Iterator（非线程安全）
性能	较低（因全局锁）	较高

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6. 缺点

• 性能问题：
  • 由于使用全局锁，Hashtable在高并发环境下性能较差。
  • 所有操作都需要竞争同一把锁，导致并发度低。
• 功能局限：
  • 不允许null键和null值，限制了使用场景。

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7. 替代方案

在现代Java开发中，Hashtable通常被以下更高效的线程安全集合替代：

• ConcurrentHashMap：
  • 采用分段锁（JDK 7）或CAS + synchronized（JDK 8）实现，支持高并发。
  • 性能远高于Hashtable。
• Collections.synchronizedMap(Map<K, V> m)：
  • 可以将HashMap包装为线程安全的Map。

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总结

Hashtable通过以下机制实现线程安全：

1. 使用synchronized关键字修饰所有公共方法。
2. 使用全局锁（实例自身）确保操作的原子性。
3. 提供线程安全的Enumeration迭代器。