java集合-哈希表HashTable

一、简介

HashTable也是一种key-value结构，key-value不允许null，并且这个类的几乎全部的方法都加上了synchronized锁，来保证并发安全，由于加了锁所以性能方面会比较低。

二类图

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

也实现了Map接口，继承了java.util.Dictionary类，Dictionary类是一个抽象类，它定义了键映射到值的数据结构。

常用方法

添加单个元素 synchronized V put(K key, V value)

//添加单个元素
    public synchronized V put(K key, V value) {
        // Make sure the value is not null
        if (value == null) {//value值非空判断
            throw new NullPointerException();
        }

        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        Entry<?,?> tab[] = table;

        //拿到key的hash值
        int hash = key.hashCode();
        //数组长度取模运算得到下标index
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

        @SuppressWarnings("unchecked")
        Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];//通过index下标取得节点entry

        for(; entry != null ; entry = entry.next) {//单链表entry开始遍历
            //判断链表节点的hash跟key是否跟传入的key匹配
            if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                V old = entry.value;//找到对应链表节点，替换value值
                entry.value = value;
                return old;
            }

        }

        //没有在链表中找到key存在的节点，单链表进行添加
        addEntry(hash, key, value, index);
        return null;
    }
    //链表添加元素
    private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
        modCount++;//修改次数+1

        Entry<?,?> tab[] = table;

        if (count >= threshold) {//HashTable长度超过了 阈值，进行扩容
            // Rehash the table if the threshold is exceeded
            rehash();//扩容

            //从新计算扩容后 新加入的元素在新数组的下标
            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];//根据下标取得链表节点

        //链表头插
        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        count++;//长度+1
    }

    //扩容
    protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;//旧的数组长度
        Entry<?,?>[] oldMap = table;//旧的数组

        // overflow-conscious code
        //新数组的容量=旧数组长度*2+1
        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;

        //判断新数组长度是否超过了最大值
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
            if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)//旧数组长度超过了最大值，直接return; 后面扩容代码不走了
                // Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
                return;
            newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;//新数组长度 超过了最大值，赋值设置的数组最大值
        }

        //创建一个新的数组，长度是newCapacity
        Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];

        modCount++;//修改次数+1
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);//计算下一次扩容的阈值

        table = newMap;//新数组赋值给 HashTable

        //第一层for循环遍历 旧的数组
        for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
            //第二层for循环遍历，旧数组对应的单链表
            for (Entry<K,V> old = (Entry<K,V>)oldMap[i] ; old != null ; ) {
                Entry<K,V> e = old;//旧节点e
                old = old.next;//链表下一个节点，用来判断是否终止第二层循环

                //计算旧链表的hash 在新数组的位置
                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
                //旧节点 的next指向，新数组的下标的链表，头插
                e.next = (Entry<K,V>)newMap[index];
                newMap[index] = e;//节点赋值给新数组
            }
        }
    }

根据key获取元素 synchronized V get(Object key)

//获取元素的值
    public synchronized V get(Object key) {
        //HashTable的数组
        Entry<?,?> tab[] = table;
        //取得key的hash
        int hash = key.hashCode();
        //hash取模运算得到数组下标
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

        //循环遍历链表节点的hash值和key是否等于 传的参数key，匹配成功返回value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;//没找到值，返回null
    }

删除元素

    //删除元素 synchronized V remove(Object key)
    public synchronized V remove(Object key) {
        //HashTable的数组
        Entry<?,?> tab[] = table;
        //取得key的hash
        int hash = key.hashCode();
        //hash取模运算得到数组下标
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

        //根据下标取得链表
        Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)tab[index];

        //这个for循环写的666，专门备注一下
        /**
         for语句格式（循环语句）
         for(初始化语句;判断条件语句;控制条件语句){
         循环体语句;
         }

         执行过程：

        （1）执行初始化语句
        （2）执行判断条件语句，看返回值
                 若是true，则继续执行；
                 若是false，则循环结束。
        （3）执行循环体语句
        （4）执行控制条件语句
        （5）回到（2）继续执行语句
         **/

        /**
         初始化语句： Entry<K,V> prev = null
            只是 定义参数 prev

         判断条件语句：e != null
            判断链表不为空

         控制条件语句：prev = e, e = e.next
            第一遍循环完给 初始化语句定义的参数prev 赋值
            在把参数e 指向下一个链表节点
         */
        for(Entry<K,V> prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) {

            //判断这个链表节点的hash跟key是否跟传入的参数key 相等
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                modCount++;//修改次数+1

                //执行链表删除操作
                if (prev != null) {
                    prev.next = e.next;//把记录了上一个节点prev 的next指向当前要删除的节点的下一个节点
                } else { //等于 false 说明匹配到了第一个节点，直接把首节点的下一个节点赋值给数组即可
                    tab[index] = e.next;//
                }
                count--;//HashTable长度-1
                //临时变量oldValue接收value并返回
                V oldValue = e.value;
                e.value = null;//等于null gc回收
                return oldValue;
            }
        }
        return null;//HashTable没有这个key返回null
    }

小结

1、HashTable 是线程安全的；HashTable 内部的方法基本都经过synchronized 修饰。

2、HashTable 中 put 进的键值只要有一个 null，直接抛出 NullPointerException。

3、Hashtable 默认的初始大小为11，之后每次扩充，容量变为原来的2n+1。