Java集合 | Hashtable源码分析(JDK 1.8)

一、目录结构

二、特征

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

结构

• 继承 Dictionary 抽象类
• 实现了 Map<K，V> 接口，Cloneable 接口和 Serializable 接口

特征

• 底层使用的是散列表(哈希表)，使用拉链法来处理冲突，JDK 1.8 开始使用红黑树
• 元素是无序的
• 是线程安全的(和 HashMap 最大的不同)
• key 和 value 都不能为 null，1 个 key 对应 1 个 value，1 个 value 对应多个 key
  
  

三、构造函数

与 HashMap 不同的是，默认传入的初始容量 initialCapacity 是 11，默认加载因子还是 0.75f，默认的阀值 threshold 是 8

对哈希数组初始化的过程不是在 put 的时候进行的

// 如果不传入任何参数，默认初始容量为 11，默认加载因子为 0.75f，默认阀值为 11×0.75=8
public Hashtable() {
    this(11, 0.75f);
}

public Hashtable(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0.75f);
}

// 传入初始容量 initialCapacity 和加载因子 loadFactor，直接在这里初始化哈希数组
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);
	// 初始容量至少是 1
    if (initialCapacity==0)
        initialCapacity = 1;
    this.loadFactor = loadFactor;
    // 用传入的初始容量初始化 Entry<K,V> 数组
    table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
    // 初始化阀值，默认为 11×0.75=8.25，转为整型为 8
    threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}

四、增加函数

与 HashMap 基本一致，除了求 key 值在哈希表中的位置的方法略微不同，其他基本一致

public synchronized V put(K key, V value) {
    // 如果 value 为 null，则会报错
    if (value == null) {
        throw new NullPointerException();
    }

    // 将旧数组存入新数组 tab
    Entry<?,?> tab[] = table;
    // 计算传入 key 值的 hash 值(Null 值并没有 hash 值，因此 key 值也不能传入 null)
    int hash = key.hashCode();
    // 根据 hash 值和数组长度计算在数组中的位置
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
    // 遍历该位置的数组对应的链表，如果有 hash 值和 key 值都相等的元素，则进行替换
    Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
    for(; entry != null ; entry = entry.next) {
        if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
            V old = entry.value;
            entry.value = value;
            return old;
        }
    }
	
    // 增加 Entry 元素方法
    addEntry(hash, key, value, index);
    return null;
}

private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
    modCount++;
	
    Entry<?,?> tab[] = table;
    // 如果键值对大于阀值，进行扩容
    if (count >= threshold) {
        // 扩容方法
        rehash();
		// 将扩容且转移之后的数组 table 赋值给 tab
        tab = table;
        // 计算 put 的元素在新数组中的位置
        hash = key.hashCode();
        index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
    }

    // 如果在同一条链表上，新来的元素插入到原来元素之前
    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
    tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    count++;
}

protected void rehash() {
    int oldCapacity = table.length;
    // 存放旧的数组，用于后面的元素的转移
    Entry<?,?>[] oldMap = table;

    // 新的容量 = 旧的容量 * 2 + 1
    int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
        if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
            return;
        newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    // 使用扩容后的容量初始化新的 Entry 数组
    Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];

    modCount++;
    threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
    // 将扩容后的数组赋值给原数组
    table = newMap;
	
    // 遍历旧的数组
    for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
        // 将旧的元素转移到新的数组(如果转移后还是在一条链表上，则将原来的链表逆置)
        for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) {
            Entry<K,V> e = old;
            old = old.next;

            int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
            e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];
            newMap[index] = e;
        }
    }
}

五、遍历方法

(1) 使用 Enumeration 遍历 key 值

Enumeration<String> keys = hashtable.keys();
while (keys.hasMoreElements()) {
    keys.nextElement();
}

(2) 使用 Enumeration 遍历 value 值

Enumeration<Integer> elements = hashtable.elements();
while (elements.hasMoreElements()) {
    elements.nextElement();
}

(3) 使用 entrySet 遍历键值对

for (Map.Entry entry: hashtable.entrySet()) {
    int key = entry.getKey();
    int value = entry.getValue();
}

六、与 HashMap 的区别

HashMap	Hashtable
不是线程安全的	是线程安全的
键和值都可以为 null	键和值都不可以为 null
继承 AbstractMap 抽象类	继承 Dictionary 抽象类
初始容量是 16，扩容为原来的 2 倍	初始容量是 11，扩容为原来的 2 倍 + 1
对 key 值进行 2 次哈希然后在对数组长度取模	直接计算 key 的哈希值然后对数组长度取模

七、参考

https://www.javazhiyin.com/19107.html
https://blog.csdn.net/qq_30379689/article/details/72618060