java集合-HashTable
概述
和 HashMap 一样，Hashtable 也是一个散列表，它存储的内容是键值对。
Hashtable 在 Java 中的定义为:
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
从源码中，我们可以看出，Hashtable 继承于 Dictionary 类，实现了 Map, Cloneable, java.io.Serializable接口。其中Dictionary类是任何可将键映射到相应值的类（如 Hashtable）的抽象父类，每个键和值都是对象.
成员变量
Hashtable是通过"拉链法"实现的哈希表。它包括几个重要的成员变量：table, count, threshold, loadFactor, modCount。
- table是一个 Entry[] 数组类型，而 Entry（在 HashMap 中有讲解过）实际上就是一个单向链表。哈希表的"key-value键值对"都是存储在Entry数组中的。
- count 是 Hashtable 的大小，它是 Hashtable 保存的键值对的数量。
- threshold 是 Hashtable 的阈值，用于判断是否需要调整 Hashtable 的容量。threshold 的值="容量*加载因子"。
- loadFactor 就是加载因子。
modCount 是用来实现 fail-fast 机制的。
/** * The hash table data. */ private transient Entry<K,V>[] table; /** * The total number of entries in the hash table. */ private transient int count; /** * The table is rehashed when its size exceeds this threshold. (The * value of this field is (int)(capacity * loadFactor).) * * @serial */ private int threshold; /** * The load factor for the hashtable. * * @serial */ private float loadFactor; /** * The number of times this Hashtable has been structurally modified * Structural modifications are those that change the number of entries in * the Hashtable or otherwise modify its internal structure (e.g., * rehash). This field is used to make iterators on Collection-views of * the Hashtable fail-fast. (See ConcurrentModificationException). */ private transient int modCount = 0;
构造方法
Hashtable 一共提供了 4 个构造方法：
-
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)： 用指定初始容量和指定加载因子构造一个新的空哈希表。useAltHashing 为 boolean，其如果为真，则执行另一散列的字符串键，以减少由于弱哈希计算导致的哈希冲突的发生。public Hashtable(int initialCapacity)：用指定初始容量和默认的加载因子 (0.75) 构造一个新的空哈希表。public Hashtable()：默认构造函数，容量为 11，加载因子为 0.75。public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t)：构造一个与给定的 Map 具有相同映射关系的新哈希表。
/** * Constructs a new, empty hashtable with the specified initial * capacity and the specified load factor. * * @param initialCapacity the initial capacity of the hashtable. * @param loadFactor the load factor of the hashtable. * @exception IllegalArgumentException if the initial capacity is less * than zero, or if the load factor is nonpositive. */ 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); useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() && (initialCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD); } /** * Constructs a new, empty hashtable with the specified initial capacity * and default load factor (0.75). * * @param initialCapacity the initial capacity of the hashtable. * @exception IllegalArgumentException if the initial capacity is less * than zero. */ public Hashtable(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0.75f); } /** * Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11) * and load factor (0.75). */ public Hashtable() { this(11, 0.75f); } /** * Constructs a new hashtable with the same mappings as the given * Map. The hashtable is created with an initial capacity sufficient to * hold the mappings in the given Map and a default load factor (0.75). * * @param t the map whose mappings are to be placed in this map. * @throws NullPointerException if the specified map is null. * @since 1.2 */ public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) { this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f); putAll(t); }
put 方法
put 方法的整个流程为：
- 判断 value 是否为空，为空则抛出异常；
- 计算 key 的 hash 值，并根据 hash 值获得 key 在 table 数组中的位置 index，如果 table[index] 元素不为空，则进行迭代，如果遇到相同的 key，则直接替换，并返回旧 value；
- 否则，我们可以将其插入到 table[index] 位置。
下面的代码中也进行了一些注释：
public synchronized V put(K key, V value) { // Make sure the value is not null确保value不为null if (value == null) { throw new NullPointerException(); } // Makes sure the key is not already in the hashtable. //确保key不在hashtable中 //首先，通过hash方法计算key的哈希值，并计算得出index值，确定其在table[]中的位置 //其次，迭代index索引位置的链表，如果该位置处的链表存在相同的key，则替换value，返回旧的value Entry tab[] = table; int hash = hash(key); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { V old = e.value; e.value = value; return old; } } modCount++; if (count >= threshold) { // Rehash the table if the threshold is exceeded //如果超过阀值，就进行rehash操作 rehash(); tab = table; hash = hash(key); index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; } // Creates the new entry. //将值插入，返回的为null Entry<K,V> e = tab[index]; // 创建新的Entry节点，并将新的Entry插入Hashtable的index位置，并设置e为新的Entry的下一个元素 tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e); count++; return null; }
通过一个实际的例子来演示一下这个过程：
假设我们现在Hashtable的容量为5，已经存在了(5,5)，(13,13)，(16,16)，(17,17)，(21,21)这 5 个键值对，目前他们在Hashtable中的位置如下：
现在，我们插入一个新的键值对，put(16,22)，假设key=16的索引为1.但现在索引1的位置有两个Entry了，所以程序会对链表进行迭代。迭代的过程中，发现其中有一个Entry的key和我们要插入的键值对的key相同，所以现在会做的工作就是将newValue=22替换oldValue=16，然后返回oldValue=16.
然后我们现在再插入一个，put(33,33)，key=33的索引为3，并且在链表中也不存在key=33的Entry，所以将该节点插入链表的第一个位置。
get 方法
相比较于 put 方法，get 方法则简单很多。其过程就是首先通过 hash()方法求得 key 的哈希值，然后根据 hash 值得到 index 索引（上述两步所用的算法与 put 方法都相同）。然后迭代链表，返回匹配的 key 的对应的 value；找不到则返回 null。
public synchronized V get(Object key) { Entry tab[] = table; int hash = hash(key); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) { if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) { return e.value; } } return null; }
Hashtable 遍历方式
Hashtable 有多种遍历方式：
//1、使用keys() Enumeration<String> en1 = table.keys(); while(en1.hasMoreElements()) { en1.nextElement(); } //2、使用elements() Enumeration<String> en2 = table.elements(); while(en2.hasMoreElements()) { en2.nextElement(); } //3、使用keySet() Iterator<String> it1 = table.keySet().iterator(); while(it1.hasNext()) { it1.next(); } //4、使用entrySet() Iterator<Entry<String, String>> it2 = table.entrySet().iterator(); while(it2.hasNext()) { it2.next(); }
Hashtable 与 HashMap 的简单比较
- HashTable 基于 Dictionary 类，而 HashMap 是基于 AbstractMap。Dictionary 是任何可将键映射到相应值的类的抽象父类，而 AbstractMap 是基于 Map 接口的实现，它以最大限度地减少实现此接口所需的工作。
- HashMap 的 key 和 value 都允许为 null，而 Hashtable 的 key 和 value 都不允许为 null。HashMap 遇到 key 为 null 的时候，调用 putForNullKey 方法进行处理，而对 value 没有处理；Hashtable遇到 null，直接返回 NullPointerException。
- Hashtable 方法是同步，而HashMap则不是。我们可以看一下源码，Hashtable 中的几乎所有的 public 的方法都是 synchronized 的，而有些方法也是在内部通过 synchronized 代码块来实现。所以有人一般都建议如果是涉及到多线程同步时采用 HashTable，没有涉及就采用 HashMap，但是在 Collections 类中存在一个静态方法：synchronizedMap()，该方法创建了一个线程安全的 Map 对象，并把它作为一个封装的对象来返回。
