JDK9.0 Hashtable源码阅读记录

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结构图

1.　Hashtable使用Entry类型的数组保存每一个Entry的引用，由于会出现不同的key值的哈希值有可能一样，如果哈希值一致的键值对就保存在同一个index，然后使用链表进行关联．
2.　Hashtable已经对部分方法进行加锁处理，因此其是线程安全的；
3.　Hashtable的key和value都不能为null.
4.　Hashtable扩容时是进行两倍扩容，扩容效率较低，因此应当初始化一个合适的容量．

两个不同的key值获取的哈希值一致，就会出现哈希冲突．
因为Hashtable是根据以下公式计算索引位置的，也就是同一个哈希值算出的索引位置是一致的，Hashtable使用链表在同一个位置存储多个entry.

 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

当进行查找或添加等其他操作时，需要比较哈希值和key是否一致，再进行相关操作．因此一个好的计算哈希值算法将会有效地提高效率．因为出现哈希冲突的次数越少，在进行相关操作时，需要比较的次数越多，将会导致效率降低．

for (Entry,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
    if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
        return (V)e.value;
    }
}

Hashtable继承体系

Class Hashtable<K,V>

java.lang.Object
　　java.util.Dictionary<K,V>
　　　　java.util.Hashtable<K,V>
　　　　
All Implemented Interfaces:
Serializable, Cloneable, Map<K,V>

Dictionary 类是一个抽象类，用来存储键/值对，作用和Map类相似。
给出键和值，你就可以将值存储在Dictionary对象中。一旦该值被存储，就可以通过它的键来获取它。所以和Map一样， Dictionary 也可以作为一个键/值对列表。

Entry结构

可以看出，Entry实际上就是一个单向链表

private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    //哈希值
    final int hash;
    //键
    final K key;
    //值
    V value;
    //指向下一个元素
    Entry next;
}

私有变量

//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
private transient Entry[] table;
//含有键值对的数量
private transient int count;
//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"
private int threshold;
//加载因子，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）
private float loadFactor;
//modCount是用来实现fail-fast机制的
private transient int modCount = 0;

构造器

//指定初始容量和加载因子
//可以看出加载因子必须为正浮点数
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);
}
//指定初始容量，加载因子默认为0.75
public Hashtable(int initialCapacity) {
     this(initialCapacity, 0.75f);
}
//根据其他集合对象创建
public Hashtable(Map t) {
  this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
  putAll(t);
}

Enumeration

Enumeration接口中定义了一些方法，通过这些方法可以枚举（一次获得一个）对象集合中的元素。

这种传统接口已被迭代器取代，虽然Enumeration 还未被遗弃，但在现代代码中已经被很少使用了

//获取键
public synchronized Enumeration keys() {
    return this.getEnumeration(KEYS);
}
//获取值
public synchronized Enumeration elements() {
    return this.getEnumeration(VALUES);
}

测试

Hashtable hashtable = new Hashtable();
Enumeration enumerationKey; 
Enumeration enumerationValue;

hashtable.put("num1",1);
hashtable.put("num2",2);
hashtable.put("num3",3);
hashtable.put("num4",4);
hashtable.put("num5",5);

enumerationKey = hashtable.keys();

while(enumerationKey.hasMoreElements()) {
    System.out.println(enumerationKey.nextElement());
}

enumerationValue = hashtable.elements();

while(enumerationValue.hasMoreElements()) {
    System.out.println(enumerationValue.nextElement());
}

输出

num5
num4
num3
num2
num1
5
4
3
2
1

添加元素

public synchronized V put(K key, V value) {
     // 从这可以看出，不允许添加null值
     //没有对key进行判断，也就是key也可以为null?
     //不是，如果key为null，获取哈希值将会导致NｕllPointerException异常
     if (value == null) {
         throw new NullPointerException();
     }
     Entry tab[] = table;
     //获取key的哈希值
     int hash = key.hashCode();
     //获取索引位置
     int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
     @SuppressWarnings("unchecked")
     Entry entry = (Entry)tab[index];
     //由于会存在不同的key的哈希值一样的情况，因此同一个索引位置可能会存在多个键值对
     //因此需要判断哈希值和key值，再进行插入
     //这就是entry使用链表结构的原因

     for(; entry != null ; entry = entry.next) {
         if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
             V old = entry.value;
             entry.value = value;
             return old;
         }
     }
     //如果不存在，则使用addEntry新增
     addEntry(hash, key, value, index);
     return null;
 }

private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
   Entry tab[] = table;
   //容量不足，进行扩容处理
    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.
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Entry e = (Entry) tab[index];
    tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    count++;
    modCount++;
}

获取元素

1.获取key的哈希值，该方法调用的是底层C/C++实现的代码，看不到源码．
2.通过哈希值计算索引
3.获取索引位置处的Entry，需要哈希值和key值一致，如果未查找到，返回null

 public synchronized V get(Object key) {
   Entry tab[] = table;
    int hash = key.hashCode();
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
     //由于会存在不同的key的哈希值一样的情况，因此同一个索引位置可能会存在多个键值对
     //因此需要判断哈希值和key值
    for (Entry e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
            return (V)e.value;
        }
    }
    return null;
 }

扩容处理

1.扩容大小：原来容量的两倍
2.将旧的Hashtable数组上的Entry转移到新的Hashtable数组．这一步非常的耗时间，因此在构造Hashtable时，尽量指定合适的容量．

 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);
    table = newMap;

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

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

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