Java 集合系列11之 Hashtable详细介绍(源码解析)和使用示例

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概要

前一章，我们学习了HashMap。这一章，我们对Hashtable进行学习。
我们先对Hashtable有个整体认识，然后再学习它的源码，最后再通过实例来学会使用Hashtable。
第1部分 Hashtable介绍
第2部分 Hashtable数据结构
第3部分 Hashtable源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 Hashtable遍历方式
第5部分 Hashtable示例

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第1部分 Hashtable介绍

Hashtable 简介

和HashMap一样，Hashtable 也是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。
Hashtable 继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
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。此外，Hashtable中的映射不是有序的。

Hashtable 的实例有两个参数影响其性能：初始容量 和 加载因子。容量 是哈希表中桶 的数量，初始容量 就是哈希表创建时的容量。注意，哈希表的状态为 open：在发生“哈希冲突”的情况下，单个桶会存储多个条目，这些条目必须按顺序搜索。加载因子 是对哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一个尺度。初始容量和加载因子这两个参数只是对该实现的提示。关于何时以及是否调用 rehash 方法的具体细节则依赖于该实现。
通常，默认加载因子是 0.75, 这是在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查找某个条目的时间（在大多数 Hashtable 操作中，包括 get 和 put 操作，都反映了这一点）。

 

Hashtable的构造函数

// 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)

 

Hashtable的API

synchronized void                clear()
synchronized Object              clone()
             boolean             contains(Object value)
synchronized boolean             containsKey(Object key)
synchronized boolean             containsValue(Object value)
synchronized Enumeration<V>      elements()
synchronized Set<Entry<K, V>>    entrySet()
synchronized boolean             equals(Object object)
synchronized V                   get(Object key)
synchronized int                 hashCode()
synchronized boolean             isEmpty()
synchronized Set<K>              keySet()
synchronized Enumeration<K>      keys()
synchronized V                   put(K key, V value)
synchronized void                putAll(Map<? extends K, ? extends V> map)
synchronized V                   remove(Object key)
synchronized int                 size()
synchronized String              toString()
synchronized Collection<V>       values()

 

第2部分 Hashtable数据结构

Hashtable的继承关系

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 { }

 

Hashtable与Map关系如下图：

从图中可以看出： 
(01) Hashtable继承于Dictionary类，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。 
(02) 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

 

第3部分 Hashtable源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解Hashtable的原理，下面对Hashtable源码代码作出分析。
在阅读源码时，建议参考后面的说明来建立对Hashtable的整体认识，这样更容易理解Hashtable。

 

说明: 在详细介绍Hashtable的代码之前，我们需要了解：和Hashmap一样，Hashtable也是一个散列表，它也是通过“拉链法”解决哈希冲突的。

第3.1部分 Hashtable的“拉链法”相关内容

3.1.1 Hashtable数据存储数组

private transient Entry[] table;

Hashtable中的key-value都是存储在table数组中的。

3.1.2 数据节点Entry的数据结构

 

从中，我们可以看出 Entry 实际上就是一个单向链表。这也是为什么我们说Hashtable是通过拉链法解决哈希冲突的。
Entry 实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数。这些都是基本的读取/修改key、value值的函数。

 

第3.2部分 Hashtable的构造函数

Hashtable共包括4个构造函数

 

 

第3.3部分 Hashtable的主要对外接口

3.3.1 clear()

clear() 的作用是清空Hashtable。它是将Hashtable的table数组的值全部设为null

 

3.3.2 contains() 和 containsValue()

contains() 和 containsValue() 的作用都是判断Hashtable是否包含“值(value)”

 

3.3.3 containsKey()

containsKey() 的作用是判断Hashtable是否包含key

 

3.3.4 elements()

elements() 的作用是返回“所有value”的枚举对象

 

从中，我们可以看出：
(01) 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空枚举类”对象emptyEnumerator；
(02) 否则，返回正常的Enumerator的对象。(Enumerator实现了迭代器和枚举两个接口)

我们先看看emptyEnumerator对象是如何实现的

 

我们在来看看Enumeration类

Enumerator的作用是提供了“通过elements()遍历Hashtable的接口” 和 “通过entrySet()遍历Hashtable的接口”。因为，它同时实现了 “Enumerator接口”和“Iterator接口”。

 

entrySet(), keySet(), keys(), values()的实现方法和elements()差不多，而且源码中已经明确的给出了注释。这里就不再做过多说明了。

3.3.5 get()

get() 的作用就是获取key对应的value，没有的话返回null

 

3.3.6 put()

put() 的作用是对外提供接口，让Hashtable对象可以通过put()将“key-value”添加到Hashtable中。

 

3.3.7 putAll()

putAll() 的作用是将“Map(t)”的中全部元素逐一添加到Hashtable中

 

3.3.8 remove()

remove() 的作用就是删除Hashtable中键为key的元素

 

 

第3.4部分 Hashtable实现的Cloneable接口

Hashtable实现了Cloneable接口，即实现了clone()方法。
clone()方法的作用很简单，就是克隆一个Hashtable对象并返回。

 

 

第3.5部分 Hashtable实现的Serializable接口

Hashtable实现java.io.Serializable，分别实现了串行读取、写入功能。

串行写入函数就是将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中
串行读取函数：根据写入方式读出将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出

 

 

第4部分 Hashtable遍历方式

4.1 遍历Hashtable的键值对

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();
}

 

4.2 通过Iterator遍历Hashtable的键

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);
}

 

4.3 通过Iterator遍历Hashtable的值

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();
}

 

4.4 通过Enumeration遍历Hashtable的键

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());
}   

 

4.5 通过Enumeration遍历Hashtable的值

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());
}

遍历测试程序如下：

 

 

第5部分 Hashtable示例

下面通过一个实例来学习如何使用Hashtable。

 

(某一次)运行结果：

table:{two=5, one=0, three=6}
next : two - 5
next : one - 0
next : three - 6
size:3
contains key two : true
contains key five : false
contains value 0 : true
table:{two=5, one=0}
table is empty