Java集合框架 —— Hashtable

声明:本文使用JDK1.8,如果有错希望指出

在Java面试的时候,HashMap 和 Hashtable 经常被问,就想仔细分析下两者。

Java集合框架 —— HashMap

HashMap 和 Hashtable 的区别

HashMap 和 Hashtable 都是实现 Map 接口,两者主要的区别是线程安全性,同步,以及速度。

HashMap Hashtable
键值接受null 键值对不能为null
非synchronized Hashtable是synchronized,线程安全
单线程下HashMap的速度比Hashtable快 sychronized意味着在一次仅有一个线程能够更改Hashtable
迭代器(Iterator)是fail-fast迭代器 Hashtable的enumerator迭代器不是fail-fast的

因此仅在需要线程安全的时候使用Hashtable,而如果Java5以上,还是使用 ConcurrentHashMap。

Java并发容器 ——— ConcurrentHashMap

源码分析

Hashtable 虽然不是继承于 AbstractMap,但它继承于 Dictionary(Dictionary 也是键值对的接口),而且也实现Map接口;因此,Hashtable 的内容也是“键值对,也不保证次序”。但和 HashMap 相比,Hashtable 是线程安全的,而且它支持通过 Enumeration 去遍历。Hashtable 采用的是数组+链表实现。Hashtable 通过 synchronized 保证其的线程安全。

数据结构

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public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
//
private transient Entry<?,?>[] table;
//元素个数
private transient int count;
//table数组扩容的节点数阈值,默认情况下为 8
private int threshold;
//负载因子,默认 0.75
private float loadFactor;
//
private transient int modCount = 0;

private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
final int hash;
final K key;
V value;
Entry<K,V> next;

protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
this.hash = hash;
this.key = key;
this.value = value;
this.next = next;
}
}

初始化构造

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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];
//比较 initialCapacity * loadFactor和MAX_ARRAY_SIZE + 1,去两者的最小值,默认情况下 扩容阈值为 8
threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
//默认负载因子 0.75
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
//默认容量11,负载因子0.75
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}

put() 操作

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public synchronized V put(K key, V value) {
// 限制 value不能为null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}

Entry<?,?> tab[] = table;
//如果key为null会报错,key也不能为null
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
//根据key的hash值寻址
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
//如果已存在,替换旧的值,并返回旧的value
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
//通过addEntry将新节点添加进链表
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}

private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
modCount++;

Entry<?,?> tab[] = table;
//如果元素个数超过阈值threshold,进行扩容
if (count >= threshold) {
rehash();

tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
//把新的节点房贷table[index]位置
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
}

扩容 rehash()

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protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;//获取旧容器的长度
Entry<?,?>[] oldMap = table;//复制旧的map

//oldCapacity << 1 向左移一位,相当于乘以2,最后还加上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;
}
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<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;
}
}
}

get() 操作

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public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
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 (V)e.value;
}
}
return null;
}
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