HashTable/HashMap/ConcurrentHashMap

概述：

     Hashtable 是散列表，存储的是键值对（key-value）的映射。Hashtable 继承与Dictionary，实现了Map、Cloneable、Serializable接口。它是线程安全的。Hashtable 中的映射不是有序的。

     Hashtable 有四个构造函数，分别是：

// 默认构造函数。

public Hashtable()

// 指定“容量大小”的构造函数 

public Hashtable(int initialCapacity)

// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)

// 包含“子Map”的构造函数

public Hashtable(Map t)

   

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重点解析：

      HashTable是通过“拉链法”解决冲突的。HashTable中的几个重要变量：

private transient HashtableEntry[] table;

private transient int count;

private float loadFactor;

private int threshold;

private transient int modCount = 0;

      ①、table是HashtableEntry数组，HashtableEntry是实现了Map、Entry接口的单链表，其内部有对自己另一个实例的引用next。②、count指示了当前Hashtable 中Entry的数量。③、loadFactor是加载因子，是Hashtable 在其容量自动增加之前可以达到多满的一个度。默认值是0.75，是时间和空间寻求的折中。④、threshold是Hashtable进行rehash的一个临界值，其值为(capacity * loadFactor)。⑤、modCount是Hashtable 被结构性更改的次数（指的是改变entries的数量或rehash）

    

     主要看下put方法和get方法：

     put:

public synchronized V put(K key, V value) {

    // Make sure the value is not null

    if (value == null) {

        throw new NullPointerException();

    }

    // Makes sure the key is not already in the hashtable.

    HashtableEntry tab[] = table;

    int hash = hash(key);

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

    for (HashtableEntry 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;

        }

    }

    modCount++;

    if (count >= threshold) {

        // Rehash the table if the threshold is exceeded

        rehash();

        tab = table;

        hash = hash(key);

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

    }

    // Creates the new entry.

    HashtableEntry e = tab[index];

    tab[index] = new HashtableEntry<>(hash, key, value, e);

    count++;

    return null;

}

     put方法前使用了syncronized修饰，说明Hashtable是线程安全的。传入key和value，首先取得key的hashcode（key.hashCode()），然后先于0x7FFFFFFF与运算（网上说法是为了避免hash是负数），然后与链表数组的长度（即HashtableEntry[] tab）进行求余，得到在链表数组中的index。然后判断在tab[index]这条链中是否存在哈希码与键都相同的，如果存在则替换并返回旧的值。否则构造一个新的HashtableEntry作为table[index]的头结点，并把原来的tab[index]作为插入对象的下一个结点，返回null。

     get:

public synchronized V get(Object key) {

    HashtableEntry tab[] = table;

    int hash = hash(key);

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

    for (HashtableEntry e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {

        if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {

            return e.value;

        }

    }

    return null;

}

     get方法更容易点。还是先获取哈希码，计算index。然后依次查找是否存在哈希码与key都匹配的，若存在就返回。

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与HashMap的区别

     可以将HashMap看成是Hashtable的轻量级实现。他们都完成了Map接口。

     主要区别在于

          ①、HashMap允许键值为null（允许最多一条记录的键为null，允许多条记录的值为null），而Hashtable不允许。

          ②、且HashMap是线程不安全的，效率上可能高于Hashtable，而Hashtable是线程安全的（方法由synchronized修饰）。

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ConcurrentHashMap

     Hashtable是线程安全的，synchronized是针对整张表，即每次锁住整张表让线程独占，ConcurrentHashMap则允许多个修改并发进行，其关键在于使用了锁分离技术，使用多个锁来控制对hash表不同部分进行的修改。

      ConcurrentHashMap内部使用段（Segment）来表示不同的部分，每个段其实就是一个小的hash表，它们有自己的锁，只要多个修改发生在不同的段上，它们就可以并发进行。

     针对有些需要跨段的方法，比如size()、containsValue()等，需要锁定的是整张表，因此需要按顺序锁定所有的段，操作完毕后再按顺序释放所有的段。这里的顺序很重要，否则可能发生死锁。

     ConcurrentHashMap中的读操作不用加锁，完全允许多个读操作并发进行。