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1、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（阈值）。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）。
2、关键点
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。
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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。
3、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。
4、数据节点Entry<K,V>的数据结构
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash; //hash值
final K key; //键
V value; //值
Entry<K,V> next; //链表中下一个Entry的引用
//Entry的构造函数
protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}
//设置value。若value是null，则抛出异常。
public V setValue(V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
V oldValue = this.value;
this.value = value;
return oldValue;
}
// 覆盖equals()方法，判断两个Entry是否相等。
// 若两个Entry的key和value都相等，则认为它们相等。
public boolean equals(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
return (key==null ? e.getKey()==null : key.equals(e.getKey())) &&
(value==null ? e.getValue()==null : value.equals(e.getValue()));
}
//Entry对象的hash值
public int hashCode() {
return hash ^ Objects.hashCode(value);
}
public String toString() {
return key.toString()+"="+value.toString();
}
}
5、Hashtable的构造函数
// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
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)
initialCapacity = 1;
this.loadFactor = loadFactor;
table = new Entry<?,?>[initialCapacity];
threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
// 指定“容量大小”的构造函数，加载因子使用默认值0.75
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
// 默认构造函数，指定的容量大小是11，加载因子是0.75
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
// 包含“子Map”的构造函数
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
// 将“子Map”的全部元素都添加到Hashtable中
putAll(t);
}
6、Hashtable的主要对外接口
6.1 clear()
clear() 的作用是清空Hashtable。它是将Hashtable的table数组的值全部设为null。
public synchronized void clear() {
Entry<?,?> tab[] = table;
modCount++;
for (int index = tab.length; --index >= 0; )
tab[index] = null; //将数组中的引用全部置为null
count = 0;
}
6.2 contains() 和 containsValue()
contains() 和 containsValue() 的作用都是判断Hashtable是否包含“值(value)”。
public synchronized boolean contains(Object value) {
// Hashtable中“键值对”的value不能是null，
// 若是null的话，抛出异常!
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
Entry<?,?> tab[] = table;
// 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)
// 对于每个Entry(单向链表)，逐个遍历，判断节点的值是否等于value
for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<?,?> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
if (e.value.equals(value)) {
return true;
}
}
}
return false;
}
public boolean containsValue(Object value) {
return contains(value);
}
6.3 containsKey()
containsKey() 的作用是判断Hashtable是否包含key。
public synchronized boolean containsKey(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
// 计算索引值，
// % tab.length 的目的是防止数据越界
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return true;
}
}
return false;
}
6.4 elements()
elements() 的作用是返回“所有value”的枚举对象。
public synchronized Enumeration<V> elements() {
return this.<V>getEnumeration(VALUES);
}
// 获取Hashtable的枚举类对象
private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
if (count == 0) {
return Collections.emptyEnumeration();
} else {
return new Enumerator<>(type, false);
}
}
7、put()和get()操作
7.1 put()操作
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。
public synchronized V put(K key, V value) {
// Hashtable中不能插入value为null的元素！！！
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// 若“Hashtable中已存在键为key的键值对”，
// 则用“新的value”替换“旧的value”
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
//计算key的索引
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}
}
//添加Entry
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
//将“修改统计数”+1
modCount++;
Entry<?,?> tab[] = table;
//若“Hashtable实际容量” > “阈值”(阈值=总的容量 * 加载因子)
//则调整Hashtable的大小
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
//
rehash();
tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
// Creates the new entry.
//将“Hashtable中index”位置的Entry(链表)保存到e中
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
//采用 “头插法”
//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(即“新Entry”为链表表头)。
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
//将“Hashtable的实际容量”+1
count++;
}
7.2 get()操作
get() 的作用就是获取key对应的value，没有的话返回null。
public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
//key的hash值
int hash = key.hashCode();
//计算索引
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
//找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return (V)e.value;
}
}
return null;
}
8、rehash()
rehash()函数负责hashtable的扩容。
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
//扩容前的map
Entry<?,?>[] oldMap = table;
// overflow-conscious code
////新容量 = 旧容量 * 2 + 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;
}
//创建新的数组
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
modCount++;
//更新 新的 扩容阈值
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
table = newMap;
//遍历旧的数组，将所有的键值对Entry移动到新数组中
//注意，移动的是对象的引用
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) {
Entry<K,V> e = old;
old = old.next;
//计算在新数组中的索引
int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
//采用“头插法”
e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];
newMap[index] = e;
}
}
}
9、remove()
remove() 的作用就是删除Hashtable中键为key的元素。
public synchronized V remove(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
//计算索引
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)tab[index];
// 找到“key对应的Entry(链表)”
// 然后在链表中找出要删除的节点，并删除该节点。
for(Entry<K,V> prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
modCount++;
if (prev != null) {
//链表删除节点的方式
prev.next = e.next;
} else {
tab[index] = e.next;
}
count--;
V oldValue = e.value;
//将value引用置为null，回收value对象
e.value = null;
return oldValue;
}
}
return null;
}
