集合番@Hashtable一文通（1.7版）

JAVA COLLECTIONS 源码 1.7版本

• 笔者个人博客 kiraSally的掘金个人博客 感谢支持

1.Hashtable的定义

• 底层使用hash散列表，存储键值对，键值非null
• 使用synchronized作为方法锁保证线程安全
• 不推荐使用，非线程安全推荐使用 HashMap，线程安全推荐使用ConcurrentHashMap

2.Hashtable的数据结构

2.1 类定义

public class Hashtable<K,V>
    extends Dictionary<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable

2.2 重要全局变量

//The hash table data.
//底层维护一个Entry(键值对)数组
private transient Entry<K,V>[] table;
//The total number of entries in the hash table.
//元素总量，等同于HashMap的size
private transient int count;
//The load factor for the hashtable.
//负载因子
private float loadFactor;
/** 
 * The table is rehashed when its size exceeds this threshold.
 * (The value of this field is (int)(capacity * loadFactor).)
 * 超过阈值进行rehash
 */
private int threshold;
/**
  * 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).
  * 结构性变动时modCount计数+1，用于遍历时的fail-fast机制生效
  */
private transient int modCount = 0;

2.3 构造器

/**
 * initialCapacity 默认11
 * loadFactor 默认 0.75
 */
public Hashtable() {
    this(11, 0.75f);
}
/**
  * 跟JDK1.7的HashMap基本一致
  * @param initialCapacity 容量默认11
  * @param loadFactor 负载因子默认0.75
  */
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);
        //区别在于没有强制令cap为2次幂，当initCap=0时，默认为1
        if (initialCapacity==0)
            initialCapacity = 1;
        this.loadFactor = loadFactor;
        table = new Entry[initialCapacity];
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        //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
        useAltHashing = sun.misc.VM.isBooted() &&
                (initialCapacity >= Holder.ALTERNATIVE_HASHING_THRESHOLD);
}

3.Hashtable的重要方法

3.1 put方法

public synchronized V put(K key, V value) {
    // Make sure the value is not null，而HashMap选择将key为null永远存放为table[0]位置
    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);
    //计算下标，这里使用%方法，性能远不及HashMap的位运算 (这也是不推荐使用HashTable的原因之一)
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
    for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
        //直接使用equals比较，而HashMap多了一层地址比较 `((k = e.key) == key || key.equals(k))`
        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
            V old = e.value;
            e.value = value;
            return old;
        }
    }
    //结构性变更操作 modCount计数+1
    modCount++;
    //HashMap选择新增addEntry方法封装一下逻辑
    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);
    //size++
    count++;
    return null;
}

3.2 rehash方法

protected void rehash() {
    int oldCapacity = table.length;
    Entry<K,V>[] oldMap = table;//使用临时拷贝，保证当前数据时效性(参见JAVA的`观察者`模式实现)
    // overflow-conscious code
    //原容量的2倍+1
    int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
        if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
            // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
            return;
        newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    Entry<K,V>[] newMap = new Entry[newCapacity];
    //rehash也属于结构化变更，modCount计数+1
    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;
    //遍历原数组重新赋值给新数组
    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);//重新hash计算
            }
            //还是坑爹的%运算
            int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
            e.next = newMap[index];
            newMap[index] = e;
        }
    }
}

3.3 get方法

public synchronized V get(Object key) {
    Entry tab[] = table;//使用临时拷贝，保证当前数据时效性(参见JAVA的`观察者`模式实现)
    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;
}

4.Hashtable的迭代

//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();
}

5.Hashtable vs HashMap

• 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(统一放入table[0]位置)，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。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。
• HashTable由于使用sync和%运算(以及相关算法实现)的缘故，相比于HashMap，性能较低，因此非常不推荐继续使用HashTable.
  非竞争环境下推荐使用HashMap
  多线程环境下推荐使用ConcurrentHashMap

集合番@Hashtable一文通(1.7版) 由 黄志鹏kira 创作，采用 知识共享 署名-非商业性使用 4.0 国际 许可协议 进行许可。

本站文章除注明转载/出处外，均为本站原创或翻译，转载前请务必署名。