HashTable介绍
Hashtable声明
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
Hashtable继承于Dictionary类（Dictionary类声明了操作键值对的接口方法），实现Map接口（定义键值对接口）；
Hashtable大部分方法都加了synchronized关键字，所以虽然是线程安全的，但在多线程并发环境下的效率较低。
1、Hashtable的几个重要变量
private transient Entry<?,?>[] table：键值对/Entry数组，每个Entry本质上是一个单向链表的表头 private int threshold：rehash阈值，当超过该阈值会rehash（重排序） private float loadFactor：装填因子 private transient int modCount = 0： Hashtable结构化修改次数，用来实现fail-fast机制； private transient volatile Set<Map.Entry<K,V>> entrySet：键值对集合，不可重复； private transient volatile Set<K> keySet：key的集合，不可重复； private transient volatile Collection<V> values：value集合，可重复； private static final int Max_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE-8;：散列表容量经过n次扩容之后，设置上限的阈值
2、Hashtable的几个内部类
键值对—Entry
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; //哈希值 final K key; //key V value; //value Entry<K, V> next; //下一个entry结点 ... // 计算键值对的hashCode public int hashCode() { // "^" 按位异或, hash在调用构造器时传入 return hash ^ Objects.hashCode(value); } }
Value集合——ValueCollection
private class ValueCollection extends AbstractCollection<V> { public Iterator<V> iterator() { return getIterator(VALUES); } public int size() { returncount; } public boolean contains(Object o) { return containsValue(o); } public void clear() { Hashtable.this.clear(); } }
EntrySet集合
private class EntrySet extendsAbstractSet<Map.Entry<K,V>> { public Iterator<Map.Entry<K,V>>iterator() { return getIterator(ENTRIES); } publicboolean add(Map.Entry<K,V> o) { returnsuper.add(o); } ...... }
Keys集合
private class KeySet extendsAbstractSet<K> { public Iterator<K> iterator() { return getIterator(KEYS); } publicint size() { returncount; } public boolean contains(Object o) { return containsKey(o); } public boolean remove(Object o) { return Hashtable.this.remove(o) != null; } publicvoid clear() { Hashtable.this.clear(); } }
3、Hashtable几个重要的方法分析
主要方法：Hashtable()、contains()、get()、rehash()、addEntry()、put(K,V)、remove(Object)，像size()、keys()、values()、isEmpty()、elements()
比较简单的就不介绍了。
(1) Hashtable
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) { if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor)) throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor); if (initialCapacity==0) initialCapacity = 1; this.loadFactor = loadFactor; table = new Entry<?,?>[initialCapacity]; threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); //threshold的计算方式，MAX_ARRAY_SIZE防止经过n次扩容后，数组大小超出整数的最大值，所以这里设定一个上限的阈值 } public Hashtable() { this(11, 0.75f); //默认的table容量为11，装载因子为0.75 }
(2) contains
public synchronized boolean contains(Object value) { if (value == null) { //Hashtable的value不允许为空，不然会报空指针 thrownew NullPointerException(); } Entry<?,?> tab[] = table; //从数组的最后往前遍历 for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) { //再对每个entry链表进行遍历 for (Entry<?,?> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) { //如果找到对应的value，返回true if (e.value.equals(value)) { return true; } } } //没找到返回false return false; }
(3) containsKey
public synchronized boolean containsKey(Object key) { Entry<?,?> tab[] = table; int hash = key.hashCode(); //计算数组的索引，Hashtable本质上采用除数取余法进行散列分布 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) %tab.length; for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)){ return true; } } return false; }
(4) get
public synchronized V get(Object key) { Entry<?,?> tab[] = table; int hash = key.hashCode(); //通过key的hash值和table的length，经过运算得到散列表中的索引 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) %tab.length; //遍历tab[index]对应的链表 for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { //如果entry的key和hash值与期望值一致，则返回 if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)){ return (V)e.value; } } //否则返回空值 return null; }
(5) rehash
@SuppressWarnings("unchecked")
protectedvoid rehash() {
//保存旧的容量和Entry数组
int oldCapacity = table.length;
Entry<?,?>[] oldMap = table;
//定义新值，新的容量为旧值的2倍加1
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
//判断新的容量是否超过了上限
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
return;
newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
//定义新的数组
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
//此时，散列表内的元素发生变化，modCount指针加1
modCount++;
//重新计算新的threshold
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE+ 1);
table = newMap;
//对散列表内的所有元素进行“重排列”，顺序从后往前
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
//遍历oldMap[i]对应的entry链表
for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i]; old != null ; ) {
Entry<K,V> e = old;
old = old.next;
//计算新数组的索引值
int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) %newCapacity;
//先插入起始值
e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];
//对应的向右侧移动
newMap[index] = e;
/**
* 可能e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];和newMap[index] = e;比较生硬，我们举例说明
* 第一次遍历时，newMap[index]为null,所以 e.next=null
* 第二次遍历时，假定e1=e.next, 然后 e1.next = e, newMap[index] = e1（起始点为e1）
* ...
* 依次进行，会发现链表中插入元素的顺序是“从左往右”
*/
}
}
}
(6) addEntry
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) { //modCount指针，对于修改操作不会自增，而对于内部元素数量的变化会自增 modCount++; Entry<?,?> tab[] = table; //如果count大于阈值 if (count >= threshold) { //进行重排列操作 rehash(); tab = table; hash = key.hashCode(); index = (hash & 0x7FFFFFFF) %tab.length; } //如果不大于阈值，则直接插入 @SuppressWarnings("unchecked") Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index]; //如果e为空，将插入到起始位置，如果e不为空，则从左向右插入 tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e); count++; }
(7) put
下图为jdk1.8的hashMap的put方法的过程，Hashtable和其类似，基本上“计算索引，逻辑判断”这个部分是一致的，差别在于Hashtable中没有用到红黑树。
public synchronized V put(K key, V value) { // 首先value不能为空 if (value == null) { throw new NullPointerException(); } Entry<?,?> tab[] = table; int hash = key.hashCode(); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) %tab.length; @SuppressWarnings("unchecked") //判断tab[index]是否已经有值 Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index]; //如果有值，则遍历 for(; entry != null ; entry = entry.next) { //如果key重复，那么新的value覆盖旧值 if ((entry.hash == hash) &&entry.key.equals(key)) { V old = entry.value; entry.value = value; return old; } } //经过遍历，发现key并没有重复，进行插入操作 addEntry(hash, key, value, index); return null; }
(8) remove
public synchronized V remove(Object key) { Entry<?,?> tab[] = table; int hash = key.hashCode(); //计算索引 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) %tab.length; @SuppressWarnings("unchecked") //获得索引位置对应的Entry链表 Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)tab[index]; //遍历链表中的entry元素 for(Entry<K,V> prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) { //如果找到需要的entry，进行删除 if ((e.hash == hash) &&e.key.equals(key)) { //修改指针加1 modCount++; //如果prev结点非空 if (prev != null) { //那么pre结点的next指针指向e的next,等价于e被删除 prev.next = e.next; } else { //否则，说明需要删除的为起始结点 tab[index] = e.next; } count--; V oldValue = e.value; e.value = null; return oldValue; } } return null; }
遍历HashTable相关介绍
1、遍历Hashtable的键值对(获取键值集)
第一步：根据entrySet()获取Hashtable的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象 // table中的key是String类型，value是Integer类型 Integer integ = null; Iterator iter = table.entrySet().iterator(); while(iter.hasNext()) { Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next(); // 获取key key = (String)entry.getKey(); // 获取value integ = (Integer)entry.getValue(); }
2、通过Iterator遍历Hashtable的键（获取键集）
第一步：根据keySet()获取Hashtable的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象 // table中的key是String类型，value是Integer类型 String key = null; Integer integ = null; Iterator iter = table.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { // 获取key key = (String)iter.next(); // 根据key，获取value integ = (Integer)table.get(key); }
3、通过Iterator遍历Hashtable的值（获取值集）
第一步：根据value()获取Hashtable的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象 // table中的key是String类型，value是Integer类型 Integer value = null; Collection c = table.values(); Iterator iter= c.iterator(); while (iter.hasNext()) { value = (Integer)iter.next(); }
4、通过Enumeration遍历Hashtable的键（获取键集）
第一步：根据keys()获取Hashtable的集合。
第二步：通过Enumeration遍历“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.keys(); while(enu.hasMoreElements()) { System.out.println(enu.nextElement()); }
5、通过Enumeration遍历Hashtable的值（获取值集）
第一步：根据elements()获取Hashtable的集合。
第二步：通过Enumeration遍历“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.elements(); while(enu.hasMoreElements()) { System.out.println(enu.nextElement()); }
HashMap和Hashtable的区别
- HashMap是非线程安全的，Hashtable是线程安全的，所以Hashtable重量级一些，因为使用了synchronized关键字来保证线程安全。
- HashMap允许key和value都为null，而Hashtable都不能为null。
- Hashtable继承自 JDK 1.0 的 Dictionary 虚拟类，而HashMap是 JDK 1.2 引进的 Map 接口的一个实现。
- Hashtable和HashMap扩容的方法不一样，Hashtable中数组默认大小11，扩容方式是 old*2+1。HashMap中数组的默认大小是16，而且一定是2的指数，增加为原来的2倍。
- 两者通过hash值散列到hash表的算法不一样，Hashtable是古老的除留余数法，直接使用Object的hashcode，而后者是强制容量为2的幂，重新根据hashcode计算hash值，在使用hash和（hash表长度 – 1）进行与运算，也等价取膜，但更加高效，取得的位置更加分散，偶数，奇数保证了都会分散到。前者就不能保证。
- HashMap的迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器，而Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的。所以当有其它线程改变了HashMap的结构（增加或者移除元素），将会抛出ConcurrentModificationException，但迭代器本身的remove()方法移除元素则不会抛出ConcurrentModificationException异常。
