HashTable的实现原理

一、---使用方式---

（1）Hashtable 是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。

（2）Hashtable 继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。

（3）Hashtable 的函数都是同步的，这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。

如下是Hashtable 的简单使用方式：在遍历时使用是三种遍历方式来对其进行遍历

 

package ThreeWeek;  
  
import java.util.Enumeration;  
import java.util.Hashtable;  
import java.util.Iterator;  
import java.util.Map;  
import java.util.Map.Entry;  
  
public class HashTableTest {  
  
    public static void main(String args[]){  
        Hashtable<String, Integer> table = new Hashtable<String, Integer>();  
          
        //[1]添加元素  
        table.put("zhangsan", 22);  
        table.put("lisi", 33);  
        table.put("wangwu", 44);  
          
        //[2]toString()方式打印  
        System.out.println(table.toString());  
          
        //[3]Iterator遍历方式1--键值对遍历entrySet()  
        Iterator<Entry<String, Integer>> iter = table.entrySet().iterator();  
        while(iter.hasNext()){  
            Map.Entry<String, Integer> entry = (Map.Entry<String, Integer>)iter.next();  
            String key = entry.getKey();  
            int value = entry.getValue();  
            System.out.println("entrySet:"+key+" "+value);  
        }  
          
        System.out.println("====================================");  
          
        //[4]Iterator遍历方式2--key键的遍历  
        Iterator<String> iterator = table.keySet().iterator();  
        while(iterator.hasNext()){  
            String key = (String)iterator.next();  
            int value = table.get(key);  
            System.out.println("keySet:"+key+" "+value);  
        }  
          
        System.out.println("====================================");  
          
        //[5]通过Enumeration来遍历Hashtable  
        Enumeration<String> enu = table.keys();  
        while(enu.hasMoreElements()) {  
            System.out.println("Enumeration:"+table.keys()+" "+enu.nextElement());  
        }   
              
    }  
}  

　　

输出：

{zhangsan=22, lisi=33, wangwu=44}  
entrySet:zhangsan 22  
entrySet:lisi 33  
entrySet:wangwu 44  
====================================  
keySet:zhangsan 22  
keySet:lisi 33  
keySet:wangwu 44  
====================================  
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@139a55 zhangsan  
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@1db9742 lisi  
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@106d69c wangwu  

　　

二、---内部原理---

1、继承关系

java.lang.Object  
   ↳     java.util.Dictionary<K, V>  
         ↳     java.util.Hashtable<K, V>  
  
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V>  
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable { }  

与HashMap不同的是Hashtable是继承Dictionary，实现了Map接口。Map是"key-value键值对"接口，Dictionary是声明了操作"键值对"函数接口的抽象类。 

 

2、构造函数

（1）Hashtable中提供了四个构造函数，如下：

// 默认构造函数。  
public Hashtable()   
  
// 指定“容量大小”的构造函数  
public Hashtable(int initialCapacity)   
  
// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数  
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)   
  
// 包含“子Map”的构造函数  
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t)  

（2）上面的四个构造方法中，第三个是最重要的，指定初始化容量和构造因子

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {    
        //验证初始容量    
        if (initialCapacity < 0)    
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+    
                                               initialCapacity);    
        //验证加载因子    
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))    
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);    
    
        if (initialCapacity==0)    
            initialCapacity = 1;    
            
        this.loadFactor = loadFactor;    
            
        //初始化table，获得大小为initialCapacity的table数组    
        table = new Entry[initialCapacity];    
        //计算阀值    
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);    
        //初始化HashSeed值    
        initHashSeedAsNeeded(initialCapacity);    
    }    

3、成员变量

（1）table是一个Entry[]数组类型，而Entry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。 

（2）count是Hashtable的大小，它是Hashtable保存的键值对的数量。 

（3）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"。

（4）loadFactor就是加载因子。

（5）modCount是用来实现fail-fast机制的

private transient Entry[] table;  
// Hashtable中元素的实际数量  
private transient int count;  
// 阈值，用于判断是否需要调整Hashtable的容量（threshold = 容量*加载因子）  
private int threshold;  
// 加载因子  
private float loadFactor;  
// Hashtable被改变的次数  
private transient int modCount = 0;  

4、put和get方法

（1）put方法

从下面的代码中我们可以看出，Hashtable中的key和value是不允许为空的，当我们想要想Hashtable中添加元素的时候，首先计算key的hash值，然

后通过hash值确定在table数组中的索引位置，最后将value值替换或者插入新的元素，如果容器的数量达到阈值，就会进行扩充。

public synchronized V put(K key, V value) {    
        // 确保value不为null    
        if (value == null) {    
            throw new NullPointerException();    
        }    
    
        /*  
         * 确保key在table[]是不重复的  
         * 处理过程：  
         * 1、计算key的hash值，确认在table[]中的索引位置  
         * 2、迭代index索引位置，如果该位置处的链表中存在一个一样的key，则替换其value，返回旧值  
         */    
        Entry tab[] = table;    
        int hash = hash(key);    //计算key的hash值    
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;     //确认该key的索引位置    
        //迭代，寻找该key，替换    
        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) {  //如果容器中的元素数量已经达到阀值，则进行扩容操作    
            rehash();    
            tab = table;    
            hash = hash(key);    
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;    
        }    
    
        // 在索引位置处插入一个新的节点    
        Entry<K,V> e = tab[index];    
        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);    
        //容器中元素+1    
        count++;    
        return null;    
    }    

　

（2）get方法

同样也是先获得索引值，然后进行遍历，最后返回

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;    
    }    

 

三、---比较不同---

Hashtable和HashMap到底有哪些不同呢

（1）基类不同：HashTable基于Dictionary类，而HashMap是基于AbstractMap。Dictionary是什么？它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接口的骨干实现，它以最大限度地减少实现此接口所需的工作。

（2）null不同：HashMap可以允许存在一个为null的key和任意个为null的value，但是HashTable中的key和value都不允许为null。

（3）线程安全：HashMap时单线程安全的，Hashtable是多线程安全的。

（4）遍历不同：HashMap仅支持Iterator的遍历方式，Hashtable支持Iterator和Enumeration两种遍历方式。