JDK源码阅读(5)：HashTable类阅读笔记
JDK源码阅读(5)：HashTable类阅读笔记
HashTable
public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
...
}
HashMap只实现了Map接口，而HashTable还继承了Dictionary类。但实际上Dictionary类只是一个历史遗留问题，任何新的键值对集合都只需要实现Map接口。
1. 构造方法
/**
* Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11)
* and load factor (0.75).
*/
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
HashTable的默认容量是11，默认负载因子是0.75。HashMap的这两个值分别是16和0.75。
2. Properties类和Void类
在阅读到HashTable的构造函数时，我看到了一个奇怪的构造函数：
/**
* A constructor chained from {@link Properties} keeps Hashtable fields
* uninitialized since they are not used.
*
* @param dummy a dummy parameter
*/
Hashtable(Void dummy) {}
首先，在参数列表中出现了一个我从来没见过的类：Void类。我们进入查看这个类的定义。
package java.lang;
/**
* The {@code Void} class is an uninstantiable placeholder class to hold a
* reference to the {@code Class} object representing the Java keyword
* void.
*
* @author unascribed
* @since 1.1
*/
public final class Void {
/**
* The {@code Class} object representing the pseudo-type corresponding to
* the keyword {@code void}.
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static final Class<Void> TYPE = (Class<Void>) Class.getPrimitiveClass("void");
/*
* The Void class cannot be instantiated.
*/
private Void() {}
}
可以看到，Void类是一个final类，同时只有一个私有的构造函数。显然，这个类既不可以被继承，也不可以被实例化。在doc中我们得知，这是一个占位符类，用于保存对表示Java关键字void的Class对象的引用。
我们可以想到，假如将Void类作为一个方法的返回类型，这意味着这个方法只能返回null。
public Void f(){
...
}
那么在这里作为参数的Void类又起到怎样的功能呢？继续阅读构造方法上方的doc，我们发现，这个函数是供java.util.Properties类使用的，Properties类中有下面这个构造函数。
private Properties(Properties defaults, int initialCapacity) {
// use package-private constructor to
// initialize unused fields with dummy values
super((Void) null);
map = new ConcurrentHashMap<>(initialCapacity);
this.defaults = defaults;
// Ensure writes can't be reordered
UNSAFE.storeFence();
}
Properties类是HashTable类的子类，在这个构造函数中它调用了HashTable中包级私有的构造方法。如果没有这个super语句的话，就会默认调用父类HashTable的无参构造函数，但显然，这是没有必要的。通过在HashTable中添加一个伪构造方法供Properties类调用，可以避免这种无必要的开销。
这里顺便说明一下Properties类。
-
Properties类表示一组持久的属性。表示一个持久的属性集，属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。
-
Properties 类被许多 Java 类使用。例如，在获取环境变量时它就作为 System.getProperties() 方法的返回值。
-
Properties 定义如下实例变量.这个变量持有一个 Properties 对象相关的默认属性列表。
Properties defaults;
3. HashTable中实现线程安全的方式
HashTable中为几乎所有业务方法都添加了synchronized关键字，实现了线程安全。
public synchronized int size() {...}
public synchronized boolean isEmpty() {...}
public synchronized V put(K key, V value) {...}
public synchronized V get(Object key) {...}
public synchronized V remove(Object key) {...}
4. keys方法和elements方法
public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
}
public synchronized Enumeration<V> elements() {
return this.<V>getEnumeration(VALUES);
}
返回了键集合和值集合的枚举。
private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
if (count == 0) {
return Collections.emptyEnumeration();
} else {
return new Enumerator<>(type, false);
}
}
下面是作为HashTable类内部类的枚举类
private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> {
final Entry<?,?>[] table = Hashtable.this.table;
int index = table.length;
Entry<?,?> entry;
Entry<?,?> lastReturned;
final int type;
/**
* Indicates whether this Enumerator is serving as an Iterator
* or an Enumeration. (true -> Iterator).
*/
final boolean iterator;
/**
* The modCount value that the iterator believes that the backing
* Hashtable should have. If this expectation is violated, the iterator
* has detected concurrent modification.
*/
protected int expectedModCount = Hashtable.this.modCount;
Enumerator(int type, boolean iterator) {
this.type = type;
this.iterator = iterator;
}
public boolean hasMoreElements() {
...
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public T nextElement() {
Entry<?,?> et = entry;
int i = index;
Entry<?,?>[] t = table;
/* Use locals for faster loop iteration */
while (et == null && i > 0) {
et = t[--i];
}
entry = et;
index = i;
if (et != null) {
Entry<?,?> e = lastReturned = entry;
entry = e.next;
return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
}
throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
}
// Iterator methods
public boolean hasNext() {
return hasMoreElements();
}
public T next() {
if (Hashtable.this.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return nextElement();
}
public void remove() {
...
}
}
5. HashTable中定位下标的方法
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
hash & 0x7FFFFFFF是为了保证hash值是一个正数，即二进制下第一位是0。
然后直接对length取模。
6. rehash方法和addEntry方法
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry<?,?>[] oldMap = table;
// 扩容逻辑：乘二加一
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
// 原容量就满了，则直接返回
return;
newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 创建新表
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
modCount++;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
table = newMap;
// 把旧表中的键值对复制到新表，并重新组织位置
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) {
Entry<K,V> e = old;
old = old.next;
int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];
newMap[index] = e;
}
}
}
该方法会增加哈希表的容量并在内部重新组织哈希表。当哈希表中的键数超过此哈希表的容量*负载因子时，将自动调用此方法。扩容的逻辑是容量*2+1。
下面的方法用于向表中假如键值对，在put等方法中都有调用。
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
Entry<?,?> tab[] = table;
if (count >= threshold) {
// 先调用rehash()
rehash();
tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
// Creates the new entry.
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
modCount++;
}
