Java集合学习(4)：HashTable

一、概述

和HashMap一样，Hashtable也是一个散列表，它存储的内容是键值对。

Hashtable在Java中的定义为：

public class Hashtable<K,V>

    extends Dictionary<K,V>

    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable{}

从源码中，我们可以看出，Hashtable继承于Dictionary类，实现了Map, Cloneable, java.io.Serializable接口。其中Dictionary类是任何可将键映射到相应值的类（如 Hashtable）的抽象父类，每个键和值都是对象（源码注释为：The Dictionary class is the abstract parent of any class, such as Hashtable, which maps keys to values. Every key and every value is an object.）。但其Dictionary源码注释是这样的：NOTE: This class is obsolete. New implementations should implement the Map interface, rather than extending this class. 该话指出Dictionary这个类过时了，新的实现类应该实现Map接口。

二、成员变量

Hashtable是通过”拉链法”实现的哈希表。它包括几个重要的成员变量：table, count, threshold, loadFactor,modCount。

table是一个Entry[]数组类型，而Entry（在HashMap中有讲解过）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。
count是Hashtable的大小，它是Hashtable保存的键值对的数量。
threshold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”。
loadFactor就是加载因子。
modCount是用来实现fail-fast机制的。

三、构造方法

Hashtable一共提供了4个构造方法：

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)：用指定初始容量和指定加载因子构造一个新的空哈希表。useAltHashing为boolean，其如果为真，则执行另一散列的字符串键，以减少由于弱哈希计算导致的哈希冲突的发生。
public Hashtable(int initialCapacity)：用指定初始容量和默认的加载因子 (0.75) 构造一个新的空哈希表。
public Hashtable()：默认构造函数，容量为11，加载因子为0.75。
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t)：构造一个与给定的 Map 具有相同映射关系的新哈希表。

四、put方法

put方法的整个流程为：

判断value是否为空，为空则抛出异常；
计算key的hash值，并根据hash值获得key在table数组中的位置index，如果table[index]元素不为空，则进行迭代，如果遇到相同的key，则直接替换，并返回旧value；
否则，我们可以将其插入到table[index]位置。

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

        // Make sure the value is not null确保value不为null

        if (value == null) {

            throw new NullPointerException();

        }

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

        //确保key不在hashtable中

        //首先，通过hash方法计算key的哈希值，并计算得出index值，确定其在table[]中的位置

        //其次，迭代index索引位置的链表，如果该位置处的链表存在相同的key，则替换value，返回旧的value

        Entry tab[] = table;

        int hash = hash(key);

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

        for (Entry<K,V> 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

            //如果超过阀值，就进行rehash操作

            rehash();

            tab = table;

            hash = hash(key);

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

        }

        // Creates the new entry.

        //将值插入，返回的为null

        Entry<K,V> e = tab[index];

        // 创建新的Entry节点，并将新的Entry插入Hashtable的index位置，并设置e为新的Entry的下一个元素

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

        count++;

        return null;

    }

通过一个实际的例子来演示一下这个过程：
假设我们现在Hashtable的容量为5，已经存在了(5,5)，(13,13)，(16,16)，(17,17)，(21,21)这5个键值对，目前他们在Hashtable中的位置如下：

现在，我们插入一个新的键值对，put(16,22)，假设key=16的索引为1.但现在索引1的位置有两个Entry了，所以程序会对链表进行迭代。迭代的过程中，发现其中有一个Entry的key和我们要插入的键值对的key相同，所以现在会做的工作就是将newValue=22替换oldValue=16，然后返回oldValue=16.

然后我们现在再插入一个，put(33,33)，key=33的索引为3，并且在链表中也不存在key=33的Entry，所以将该节点插入链表的第一个位置。

五、get方法

相比较于put方法，get方法则简单很多。其过程就是首先通过hash()方法求得key的哈希值，然后根据hash值得到index索引（上述两步所用的算法与put方法都相同）。然后迭代链表，返回匹配的key的对应的value；找不到则返回null。

public synchronized V get(Object key) {

        Entry tab[] = table;

        int hash = hash(key);

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

        for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {

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

                return e.value;

            }

        }

        return null;

    }

六、遍历方式

Hashtable有多种遍历方式：

//1、使用keys()

Enumeration<String> en1 = table.keys();

    while(en1.hasMoreElements()) {

    en1.nextElement();

}

//2、使用elements()

Enumeration<String> en2 = table.elements();

    while(en2.hasMoreElements()) {

    en2.nextElement();

}

//3、使用keySet()

Iterator<String> it1 = table.keySet().iterator();

    while(it1.hasNext()) {

    it1.next();

}

//4、使用entrySet()

Iterator<Entry<String, String>> it2 = table.entrySet().iterator();

    while(it2.hasNext()) {

    it2.next();

}