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1 概述
本文将介绍Map集合的另一个常用类,Hashtable.Hashtable出来的比HashMap早,HashMap1.2才有,而Hashtable在1.0就已经出现了.HashMap和Hashtable实现原理基本一样,都是通过哈希表实现.而且两者处理冲突的方式也一样,都是通过链表法.下面就详细学习下这个类.
2 源码解析
类总览
public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
Hashtable并没有去继承AbstractMap，而是选择继承了Dictionary类，Dictionary是个被废弃的抽象类，文档已经说得很清楚了：
NOTE: This class is obsolete. New implementations should
* implement the Map interface, rather than extending this class.
这个类的方法如下（全是抽象方法）：
public abstract
class Dictionary<K,V> {
public Dictionary() {
}
abstract public int size();
abstract public boolean isEmpty();
abstract public Enumeration<K> keys();
abstract public Enumeration<V> elements();
abstract public V get(Object key);
abstract public V put(K key, V value);
abstract public V remove(Object key);
}
成员变量
//存储键值对的桶数组
private transient Entry<K,V>[] table;
//键值对总数
private transient int count;
//容量的阈值，超过此容量将会导致扩容。值为容量*负载因子
private int threshold;
//负载因子
private float loadFactor;
//hashtable被改变的次数，用于快速失败机制
private transient int modCount = 0;
成员变量跟HashMap基本类似，但是HashMap更加规范，HashMap内部还定义了一些常量，比如默认的负载因子，默认的容量，最大容量等等。
构造方法
//可指定初始容量和加载因子
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)
//初始容量最小值为1
initialCapacity = 1;
this.loadFactor = loadFactor;
//创建桶数组
table = new Entry[initialCapacity];
//初始化容量阈值
threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
(initialCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
}
public Hashtable(int initialCapacity) {
//默认负载因子为0.75
this(initialCapacity, 0.75f);
}
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);//默认容量为11，负载因子为0.75
}
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
putAll(t);
}
- Hashtable的默认容量为11，默认负载因子为0.75.(HashMap默认容量为16，默认负载因子也是0.75)
- Hashtable的容量可以为任意整数，最小值为1，而HashMap的容量始终为2的n次方
- 为避免扩容带来的性能问题，建议指定合理容量。
另外我们看到，Hashtable的编码相比较HashMap不是很规范，构造器中出现了硬编码，而HashMap中定义了常量。
跟HashMap一样，Hashtable内部也有一个静态类叫Entry，其实是个键值对对象，保存了键和值的引用。也可以理解为一个单链表的结点，因为其持有下一个Entry对象的引用：
Entry类
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {//键值对对象
int hash;
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;
protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
protected Object clone() {
return new Entry<>(hash, key, value,
(next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone()));
}
// Map.Entry Ops
public K getKey() {
return key;
}
public V getValue() {
return value;
}
public V setValue(V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
V oldValue = this.value;
this.value = value;
return oldValue;
}
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry)o;
return key.equals(e.getKey()) && value.equals(e.getValue());
}
public int hashCode() {
return hash ^ value.hashCode();
}
public String toString() {
return key.toString()+"="+value.toString();
}
}
再次强调：HashMap和Hashtable存储的是键值对对象，而不是单独的键或值。
明确了存储方式后，再看put和get方法：
put方法
//向哈希表中添加键值对
public synchronized V put(K key, V value) {
//确保值不为空
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry tab[] = table;
//生成键的hash值,若key为null，此方法会抛异常
int hash = hash(key);
//通过hash值找到其存储位置
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
//遍历链表
for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
//若键相同，则直接覆盖旧值
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
V old = e.value;
e.value = value;
return old;
}
}
modCount++;
//当前容量超过阈值,需要扩容
if (count >= threshold) {
//重新构建桶数组，并对数组中所有键值对重哈希，耗时！
rehash();
tab = table;
hash = hash(key);
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
Entry<K,V> e = tab[index];
//将新结点插到链表首部
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);//生成一个新结点
count++;
return null;
}
Hasbtable并不允许值和键为空（null），若为空，会抛空指针.大家可能奇怪，put方法在开始处仅对value进行判断，并未对key判断，可能是设计者的疏忽。当然，这并不影响使用，因为当调用hash方法时，若key为空，依然会抛出空指针异常：
private int hash(Object k) {
if (useAltHashing) {
if (k.getClass() == String.class) {
return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
} else {
int h = hashSeed ^ k.hashCode();
h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}
} else {
return k.hashCode();//此处可能抛空指针异常
}
}
- HashMap计算索引的方式是h&(length-1),而Hashtable用的是模运算，效率上是低于HashMap的
- Hashtable计算索引时将hash值先与上0x7FFFFFFF,这是为了保证hash值始终为正数
- 特别需要注意的是这个方法包括下面要讲的若干方法都加了synchronized关键字，也就意味着这个Hashtable是个线程安全的类，这也是它和HashMap最大的不同点
rehash方法
protected void rehash() {
//记录旧容量
int oldCapacity = table.length;
//记录旧的桶数组
Entry<K,V>[] oldMap = table;
//可能会溢出
//扩容为原容量的2倍加1
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
return;
//容量不得超过约定的最大值,若超过依旧保持为约定的最大值
newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
//创建新的数组
Entry<K,V>[] newMap = new Entry[newCapacity];
//结构改变计数器加一
modCount++;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
boolean currentAltHashing = useAltHashing;
useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
(newCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
boolean rehash = currentAltHashing ^ useAltHashing;
table = newMap;
//转移键值对到新数组
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {
Entry<K,V> e = old;
old = old.next;
if (rehash) {
e.hash = hash(e.key);
}
int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
e.next = newMap[index];
newMap[index] = e;
}
}
}
Hashtable每次扩容,容量都为原来的2倍加1,而HashMap为原来的2倍.
get方法
public synchronized V get(Object key) {//根据键取出对应索引
Entry tab[] = table;
int hash = hash(key);//先根据key计算hash值
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;//再根据hash值找到索引
for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {//遍历entry链
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {//若找到该键
return e.value;//返回对应的值
}
}
return null;//否则返回null
}
remove方法
public synchronized V remove(Object key) {//删除指定键值对
Entry tab[] = table;
int hash = hash(key);//计算hash值
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;//计算索引
for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) {//遍历entry链
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {//找到指定键
modCount++;
if (prev != null) {//修改相关指针
prev.next = e.next;
} else {
tab[index] = e.next;
}
count--;
V oldValue = e.value;
e.value = null;
return oldValue;
}
}
return null;
}
clear方法
//清空桶数组
public synchronized void clear() {
Entry tab[] = table;
modCount++;
for (int index = tab.length; --index >= 0; )
tab[index] = null;//直接置空
count = 0;
}
获取键集(keySet)和键值集(entrySet)的方法
public Set<K> keySet() {
if (keySet == null)//通过Collections的包装，返回的是线程安全的键集
keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);
return keySet;
}
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
if (entrySet==null)//通过Collections的包装，返回的是线程安全的键值集
entrySet = Collections.synchronizedSet(new EntrySet(), this);
return entrySet;
}
这个KeySet和EntrySet是Hashtable的两个内部类:
private class KeySet extends AbstractSet<K> {
public Iterator<K> iterator() {
return getIterator(KEYS);
}
public int size() {
return count;
}
public boolean contains(Object o) {
return containsKey(o);
}
public boolean remove(Object o) {
return Hashtable.this.remove(o) != null;
}
public void clear() {
Hashtable.this.clear();
}
}
3 总结
- Hashtable是线程安全的类（HashMap非线程安全）
- HashTable不允许null值(key和value都不可以) ；HashMap允许null值(key和value都可以)
- HashTable有一个contains(Object value)功能和containsValue(Object
value)功能一样 - Hashtable不允许键重复，若键重复，则新插入的值会覆盖旧值（同HashMap）
- HashTable使用Enumeration进行遍历；HashMap使用Iterator进行遍历
- Hashtable同样是通过链表法解决冲突
- 哈希值的使用不同，HashTable直接使用对象的hashCode； HashMap重新计算hash值，而且用与代替求模
- Hashtable根据hashCode()计算索引时将hash值先与上0x7FFFFFFF,这是为了保证hash值始终为正数
- Hashtable的容量为任意正数（最小为1），而HashMap的容量始终为2的n次方.Hashtable默认容量为 11，HashMap默认容量为16
- Hashtable每次扩容,新容量为旧容量的2倍加1，而HashMap为旧容量的2倍
- Hashtable和HashMap默认负载因子都为0.75
