Java集合类源码之Map——Hashtable

主要内容：

• Hashtable与HashMap比较
• 继承关系、关键属性、构造函数
• 插入、查找元素
• 扩容

Hashtable概述

一般提到Hashtable会将它与HashMap进行比较，下面先简要说下两者的联系。

• 相同点：基于哈希表的Map接口的实现，存储的是键值对。
  以Key-Value键值对的形式存储数据。
• 不同点：Hashtable继承了Dictionary，而HashMap继承了AbstarctMap；Hashtable不允许key、value值为null，而HashMap允许key、value值为null；Hashtable线程安全，HashMap线程安全；扩容时Hashtable数组扩大一倍+1，HashMap扩大一倍。

源码分析

继承关系

Hashtable继承关系.png

public class Hashtable
    extends Dictionary
    implements Map, Cloneable, java.io.Serializable

• 继承Dictionary抽象类，定义了对键值对的操作

关键属性

    //Entry类型的数组，以键值对形式存储
    private transient Entry[] table;

    //实际元素的数量
    private transient int count;

    //下次扩容的临界值，size>=threshold时会进行扩容，threshold=capacity * loadFactor
    private int threshold;

    //加载因子
    private float loadFactor;

    //被修改的次数，实现fail fast机制
    private transient int modCount = 0;

构造函数

    //使用指定的容量大小以及加载因子构造Hashtable，初始化数组
    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);

        if (initialCapacity==0)
            initialCapacity = 1;
        this.loadFactor = loadFactor;
        table = new Entry[initialCapacity];
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        initHashSeedAsNeeded(initialCapacity);
    }

    //使用指定容量大小和默认加载因子0.75构造Hashtable
    public Hashtable(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0.75f);
    }

    //使用默认初始容量大小11和默认加载因子0.75构造Hashtable
    public Hashtable() {
        this(11, 0.75f);
    }

    //构造一个指定map的HashMap，使用默认加载因子0.75
    public Hashtable(Map t) {
        this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
        putAll(t);
    }

插入

方法是同步的。

     public synchronized V put(K key, V value) {
        //key为null，抛出异常
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        //Hashtable已存在对应key的键值对，新值替换旧值
        Entry tab[] = table;
        int hash = hash(key);
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                V old = e.value;
                e.value = value;
                return old;
            }
        }

        //Hashtable不存在对应key的键值对
        modCount++;
        if (count >= threshold) {//若实际容量>阈值
            rehash();//扩容

            tab = table;
            hash = hash(key);
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        }

        //创建新的节点
        Entry e = tab[index];
        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);//创建新节点，插入到Hashtable数组的index处，下一个元素指向e
        count++;
        return null;
    }

查找

方法同步，根据键值key查找对应的值。

    public synchronized V get(Object key) {
        Entry tab[] = table;
        int hash = hash(key);
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return e.value;
            }
        }
        return null;
    }

扩容

当实际元素占分配容量的75%时进行扩容。数组大小扩大一倍+1，然后重新计算每个元素在数组中的位置。

     protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;
        Entry[] oldMap = table;

        // overflow-conscious code
        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[] newMap = new Entry[newCapacity];

        modCount++;
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        boolean rehash = initHashSeedAsNeeded(newCapacity);

        table = newMap;

        for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
            for (Entry old = oldMap[i] ; old != null ; ) {//遍历旧的Hashtable
                Entry e = old;
                old = old.next;

                if (rehash) {
                    e.hash = hash(e.key);
                }
                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;//重新计算槽位index
                e.next = newMap[index];
                newMap[index] = e;
            }
        }
    }