HashTable

public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
...
}

HashMap只实现了Map接口,而HashTable还继承了Dictionary类。但实际上Dictionary类只是一个历史遗留问题,任何新的键值对集合都只需要实现Map接口。

1. 构造方法

/**
* Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11)
* and load factor (0.75).
*/
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}

HashTable的默认容量是11,默认负载因子是0.75。HashMap的这两个值分别是16和0.75。

2. Properties类和Void类

在阅读到HashTable的构造函数时,我看到了一个奇怪的构造函数:

/**
* A constructor chained from {@link Properties} keeps Hashtable fields
* uninitialized since they are not used.
*
* @param dummy a dummy parameter
*/
Hashtable(Void dummy) {}

首先,在参数列表中出现了一个我从来没见过的类:Void类。我们进入查看这个类的定义。

package java.lang;

/**
* The {@code Void} class is an uninstantiable placeholder class to hold a
* reference to the {@code Class} object representing the Java keyword
* void.
*
* @author unascribed
* @since 1.1
*/
public final class Void { /**
* The {@code Class} object representing the pseudo-type corresponding to
* the keyword {@code void}.
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public static final Class<Void> TYPE = (Class<Void>) Class.getPrimitiveClass("void"); /*
* The Void class cannot be instantiated.
*/
private Void() {}
}

可以看到,Void类是一个final类,同时只有一个私有的构造函数。显然,这个类既不可以被继承,也不可以被实例化。在doc中我们得知,这是一个占位符类,用于保存对表示Java关键字voidClass对象的引用。

我们可以想到,假如将Void类作为一个方法的返回类型,这意味着这个方法只能返回null。

public Void f(){
...
}

那么在这里作为参数的Void类又起到怎样的功能呢?继续阅读构造方法上方的doc,我们发现,这个函数是供java.util.Properties类使用的,Properties类中有下面这个构造函数。

private Properties(Properties defaults, int initialCapacity) {
// use package-private constructor to
// initialize unused fields with dummy values
super((Void) null);
map = new ConcurrentHashMap<>(initialCapacity);
this.defaults = defaults; // Ensure writes can't be reordered
UNSAFE.storeFence();
}

Properties类是HashTable类的子类,在这个构造函数中它调用了HashTable中包级私有的构造方法。如果没有这个super语句的话,就会默认调用父类HashTable的无参构造函数,但显然,这是没有必要的。通过在HashTable中添加一个伪构造方法供Properties类调用,可以避免这种无必要的开销。

这里顺便说明一下Properties类。

  • Properties类表示一组持久的属性。表示一个持久的属性集,属性列表中每个键及其对应值都是一个字符串。

  • Properties 类被许多 Java 类使用。例如,在获取环境变量时它就作为 System.getProperties() 方法的返回值。

  • Properties 定义如下实例变量.这个变量持有一个 Properties 对象相关的默认属性列表。

    Properties defaults;

3. HashTable中实现线程安全的方式

HashTable中为几乎所有业务方法都添加了synchronized关键字,实现了线程安全。

public synchronized int size() {...}
public synchronized boolean isEmpty() {...}
public synchronized V put(K key, V value) {...}
public synchronized V get(Object key) {...}
public synchronized V remove(Object key) {...}

4. keys方法和elements方法

public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
} public synchronized Enumeration<V> elements() {
return this.<V>getEnumeration(VALUES);
}

返回了键集合和值集合的枚举。

private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
if (count == 0) {
return Collections.emptyEnumeration();
} else {
return new Enumerator<>(type, false);
}
}

下面是作为HashTable类内部类的枚举类

private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> {
final Entry<?,?>[] table = Hashtable.this.table;
int index = table.length;
Entry<?,?> entry;
Entry<?,?> lastReturned;
final int type; /**
* Indicates whether this Enumerator is serving as an Iterator
* or an Enumeration. (true -> Iterator).
*/
final boolean iterator; /**
* The modCount value that the iterator believes that the backing
* Hashtable should have. If this expectation is violated, the iterator
* has detected concurrent modification.
*/
protected int expectedModCount = Hashtable.this.modCount; Enumerator(int type, boolean iterator) {
this.type = type;
this.iterator = iterator;
} public boolean hasMoreElements() {
...
} @SuppressWarnings("unchecked")
public T nextElement() {
Entry<?,?> et = entry;
int i = index;
Entry<?,?>[] t = table;
/* Use locals for faster loop iteration */
while (et == null && i > 0) {
et = t[--i];
}
entry = et;
index = i;
if (et != null) {
Entry<?,?> e = lastReturned = entry;
entry = e.next;
return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
}
throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
} // Iterator methods
public boolean hasNext() {
return hasMoreElements();
} public T next() {
if (Hashtable.this.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return nextElement();
} public void remove() {
...
}
}

5. HashTable中定位下标的方法

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

hash & 0x7FFFFFFF是为了保证hash值是一个正数,即二进制下第一位是0。

然后直接对length取模。

6. rehash方法和addEntry方法

protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry<?,?>[] oldMap = table; // 扩容逻辑:乘二加一
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
// 原容量就满了,则直接返回
return;
newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 创建新表
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity]; modCount++;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
table = newMap; // 把旧表中的键值对复制到新表,并重新组织位置
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;
}
}
}

该方法会增加哈希表的容量并在内部重新组织哈希表。当哈希表中的键数超过此哈希表的容量*负载因子时,将自动调用此方法。扩容的逻辑是容量*2+1。

下面的方法用于向表中假如键值对,在put等方法中都有调用。

private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
Entry<?,?> tab[] = table;
if (count >= threshold) {
// 先调用rehash()
rehash(); tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
} // Creates the new entry.
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
modCount++;
}

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