hashmap的擴容因子是0.75 原因 參考：HashMap默認加載因子為什么選擇0.75？(阿里)
Hashtable 是一個很常見的數據結構類型，前段時間阿里的面試官說只要搞懂了HashTable，hashMap,HashSet,treeMap,treeSet這幾個數據結構，阿里的數據結構面試沒問題。
一查才發現，這里面的知識確實不少，都很經典，因此做一個專題
通過此文章，可以了解到一下內容（我去美團，京東，阿里基本每次都問這幾個問題）
(1) Hashtable的存儲結構 (數組+鏈表)
(2)Hashtable的擴容原理，擴容因子0.75，bucket的初始大小11.(擴容的函數為2N+1,hashMap的擴容函數是2N,之所以是2的倍數，是因為，Hashtable為了保證速度，擴容直接位移<<1這樣就是2的倍數）
(3)添加，查找操作的深層次原理，
(4)搜素的幾種方法，以及為什么會產生這幾種搜索方法。
首先總覽一下：
Hashtable與Map關系如下圖：
從圖中可以看出：
(1) Hashtable繼承於Dictionary類，實現了Map接口。Map是"key-value鍵值對"接口，Dictionary是聲明了操作"鍵值對"函數接口的抽象類。
(2) Hashtable是通過"拉鏈法"實現的哈希表。它包括幾個重要的成員變量：table, count, threshold, loadFactor, modCount。
table是一個Entry[]數組類型，而Entry實際上就是一個單向鏈表。哈希表的"key-value鍵值對"都是存儲在Entry數組中的。
count是Hashtable的大小，它是Hashtable保存的鍵值對的數量。
threshold是Hashtable的閾值，用於判斷是否需要調整Hashtable的容量。threshold的值="容量*加載因子"。
loadFactor就是加載因子。
modCount是用來實現fail-fast機制的
和HashMap一樣，Hashtable 也是一個散列表，它存儲的內容是鍵值對(key-value)映射， 都是數組+鏈表的形式存儲數據：
定義如下：
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable { .... public Hashtable() { this(11, 0.75f); } }
由此能看出兩點：
(1)、Hashtable默認 bucket 容量是 11 ，擴容因子是0.75.
也就是說 如果 現在我們創建一個Hashtable，如果里面有8個數值 ，因為：8>=11*0.75;那么，在添加到第8個數值的時候，Hashtable會擴容，
Hashtable 的實例有兩個參數影響其性能：初始容量 和 加載因子。容量 是哈希表中桶 的數量，初始容量 就是哈希表創建時的容量。注意，哈希表的狀態為 open：在發生“哈希沖突”的情況下，單個桶會存儲多個條目，這些條目必須按順序搜索。加載因子 是對哈希表在其容量自動增加之前可以達到多滿的一個尺度。初始容量和加載因子這兩個參數只是對該實現的提示。關於何時以及是否調用 rehash 方法的具體細節則依賴於該實現。通常，默認加載因子是 0.75, 這是在時間和空間成本上尋求一種折衷。加載因子過高雖然減少了空間開銷，但同時也增加了查找某個條目的時間（在大多數 Hashtable 操作中，包括 get 和 put 操作，都反映了這一點）。
這是Hashtable的構造函數：默認初始容量是11，而加載因子是0.75；
protected void rehash() { int oldCapacity = table.length; Entry<?,?>[] oldMap = table; // overflow-conscious code 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; }}
紅色的字體表明 Hashtable 擴容的函數是直接左移動1位，並加一，也就是：擴大為原來的2n+1；
(2)、Hashtable 繼承於Dictionary，實現了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。
Hashtable包含的方法 ：elements() ，其作用是返回“所有value”的枚舉對象
public synchronized Enumeration<V> elements() { return this.<V>getEnumeration(VALUES); } // 獲取Hashtable的枚舉類對象 private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) { if (count == 0) { return Collections.emptyEnumeration(); } else { return new Enumerator<>(type, false); } }
從中，我們可以看出：
(1) 若Hashtable的實際大小為0,則返回“空枚舉類”對象emptyEnumerator；
(2) 否則，返回正常的Enumerator的對象。(Enumerator實現了迭代器和枚舉兩個接口，請注意這兩個接口，這是我們后面介紹搜索方法時，會涉及到的)
我們先看看emptyEnumerator對象是如何實現的
private static Enumeration emptyEnumerator = new EmptyEnumerator(); // 空枚舉類 // 當Hashtable的實際大小為0；此時，又要通過Enumeration遍歷Hashtable時，返回的是“空枚舉類”的對象。 private static class EmptyEnumerator implements Enumeration<Object> { EmptyEnumerator() { } // 空枚舉類的hasMoreElements() 始終返回false public boolean hasMoreElements() { return false; } // 空枚舉類的nextElement() 拋出異常 public Object nextElement() { throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator"); } }
我們在來看看Enumeration類，Enumerator的作用是提供了“通過elements()遍歷Hashtable的接口” 和 “通過entrySet()遍歷Hashtable的接口”。因為，它同時實現了 “Enumerator接口”和“Iterator接口”。
private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> { Entry<?,?>[] table = Hashtable.this.table; int index = table.length; Entry<?,?> entry; Entry<?,?> lastReturned; int type; .... }
3、以下為Hashtable 包含的函數，函數都是同步的，每個前面都有synchronized,這意味着它是線程安全的。
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. Entry<?,?> tab[] = table; int hash = key.hashCode(); int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
....
}
由此我們也能看出：Hashtable的key、value都不可以為null。
看源碼：如果value為空 拋出異常，如果 key為空 key.hashCode會拋出異常
我們都知道：Hashtable 的key 和value 都不能為空，HashMap的key 和value 都可以為空，就是這個原因。
此外，Hashtable中的映射不是有序的。
4、 Hashmap一樣，Hashtable也是一個散列表，它也是通過“拉鏈法”解決哈希沖突的。
Hashtable的“拉鏈法”相關內容
Hashtable數據存儲數組，是由一個Entry數組組成的，而 Entry 本身是多個key,value的鏈表，其中鏈表中的每個值都有個next指針，指向本鏈表的下一個元素。
private transient Entry[] table;
Hashtable中的key-value都是存儲在table數組中的。 如下所示，數據節點Entry的數據結構
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> { // 哈希值 int hash; K key; V value; // 指向的下一個Entry，即鏈表的下一個節點 Entry<K,V> next; // 構造函數 protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } protected Object clone() { return new Entry<K,V>(hash, key, value, (next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone())); } public K getKey() { return key; } public V getValue() { return value; } // 設置value。若value是null，則拋出異常。 public V setValue(V value) { if (value == null) throw new NullPointerException(); V oldValue = this.value; this.value = value; return oldValue; } // 覆蓋equals()方法，判斷兩個Entry是否相等。 // 若兩個Entry的key和value都相等，則認為它們相等。 public boolean equals(Object o) { if (!(o instanceof Map.Entry)) return false; Map.Entry e = (Map.Entry)o; return (key==null ? e.getKey()==null : key.equals(e.getKey())) && (value==null ? e.getValue()==null : value.equals(e.getValue())); } public int hashCode() { return hash ^ (value==null ? 0 : value.hashCode()); } public String toString() { return key.toString()+"="+value.toString(); } }
從中，我們可以看出 Entry 實際上就是一個單向鏈表。這也是為什么我們說Hashtable是通過拉鏈法解決哈希沖突的。
Entry 實現了Map.Entry 接口，即實現getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()這些函數。這些都是基本的讀取/修改key、value值的函數。
拿put()方法舉例： put() 的作用是對外提供接口，讓Hashtable對象可以通過put()將“key-value”添加到Hashtable中。
流程大體是先判斷 hash值，然后判斷equals值
PUT流程圖：
如果對hashcode和equals 方法的區別不了解可以參考：Java == ,equals 和 hashcode 的區別和聯系(阿里面試)
put 方法的整個流程為：
- 判斷 value 是否為空，為空則拋出異常；
- 計算 key 的 hash 值，並根據 hash 值獲得 key 在 table 數組中的位置 index，如果 table[index] 元素不為空，則進行迭代，如果遇到相同的 key，則直接替換，並返回舊 value；
- 否則，我們可以將其插入到 table[index] 位置。
public synchronized V put(K key, V value) {
// Hashtable中不能插入value為null的元素！！！
if (value == null) { throw new NullPointerException(); } // 若“Hashtable中已存在鍵為key的鍵值對”， // 則用“新的value”替換“舊的value” Entry tab[] = table; int hash = key.hashCode(); 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; } } // 若“Hashtable中不存在鍵為key的鍵值對”， // (01) 將“修改統計數”+1 modCount++; // (02) 若“Hashtable實際容量” > “閾值”(閾值=總的容量 * 加載因子) // 則調整Hashtable的大小 if (count >= threshold) { // Rehash the table if the threshold is exceeded rehash(); tab = table; index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; } // (03) 將“Hashtable中index”位置的Entry(鏈表)保存到e中 Entry<K,V> e = tab[index]; // (04) 創建“新的Entry節點”，並將“新的Entry”插入“Hashtable的index位置”，並設置e為“新的Entry”的下一個元素(即“新Entry”為鏈表表頭)。 tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e); // (05) 將“Hashtable的實際容量”+1 count++; return null; }
通過一個實際的例子來演示一下這個過程：
假設我們現在Hashtable的容量為5，已經存在了(5,5)，(13,13)，(16,16)，(17,17)，(21,21)這 5 個鍵值對，目前他們在Hashtable中的位置如下：
現在，我們插入一個新的鍵值對，put(16,22)，假設key=16的索引為1.但現在索引1的位置有兩個Entry了，所以程序會對鏈表進行迭代。迭代的過程中，發現其中有一個Entry的key和我們要插入的鍵值對的key相同，所以現在會做的工作就是將newValue=22替換oldValue=16，然后返回oldValue=16.
然后我們現在再插入一個，put(33,33)，key=33的索引為3，並且在鏈表中也不存在key=33的Entry，所以將該節點插入鏈表的第一個位置。
再看一下Get()方法，我們知道Hashtable的時間復雜度是O(1),但你知道它是如何通過散列碼的方式做到O(1)的嗎？
Hashtable 直接用hash取了hashtable模，用模做了index,然后定位到bucket桶的數組位置，這個位置上面可能有一個hashcode相同的entry鏈表；然后對這鏈表進行遍歷，找到key等於指定值的entry，因此 時間復雜度為O(1),HashMap,HashTable,HashSet 只要是以Hash為基礎的數據結構都是O(1)
參考：HashMap, HashTable，HashSet,TreeMap 的時間復雜度
get() 的作用就是獲取key對應的value，沒有的話返回null
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; }
相比較於 put 方法，get 方法則簡單很多。其過程就是首先通過 hash()方法求得 key 的哈希值，然后根據 hash 值得到 index 索引（上述兩步所用的算法與 put 方法都相同）。然后迭代鏈表，返回匹配的 key 的對應的 value；找不到則返回 null。
5、剛才提到 Hashtable 繼承了 繼承了字典類型：Dictionary類型。而字典類型依賴於： Enumerator
Enumerator實現了方法：Enumeration<T>, Iterator<T>
private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> { Entry<?,?>[] table = Hashtable.this.table; int index = table.length; Entry<?,?> entry; Entry<?,?> lastReturned; int type; /** * Indicates whether this Enumerator is serving as an Iterator * or an Enumeration. (true -> Iterator). */ boolean iterator;
因此：搜索有五種方法進行搜素：
(1) 利用Iterator迭代器,遍歷Hashtable的鍵值對
第一步：根據entrySet()獲取Hashtable的“鍵值對”的Set集合。
第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
Iterator iter=table.entrySet().iterator(); while(iter.hasNext()){ Entry entry =(Entry) iter.next(); //獲取key String key=(String)entry.getKey(); Object value=entry.getValue(); System.out.println("key="+key+" value="+value); }
(2) 通過Iterator遍歷Hashtable的鍵
第一步：根據keySet()獲取Hashtable的“鍵”的Set集合。
第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
// 假設table是Hashtable對象 // table中的key是String類型，value是Integer類型 String key = null; Integer integ = null; Iterator iter = table.keySet().iterator(); while (iter.hasNext()) { // 獲取key key = (String)iter.next(); // 根據key，獲取value integ = (Integer)table.get(key); }
(3)、通過Iterator遍歷Hashtable的值
第一步：根據value()獲取Hashtable的“值”的集合。
第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。
// 假設table是Hashtable對象 // table中的key是String類型，value是Integer類型 Integer value = null; Collection c = table.values(); Iterator iter= c.iterator(); while (iter.hasNext()) { value = (Integer)iter.next(); }
(4)、 通過Enumeration遍歷Hashtable的鍵
第一步：根據keys()獲取Hashtable的集合。
第二步：通過Enumeration遍歷“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.keys();
while(enu.hasMoreElements()) {
System.out.println(enu.nextElement());
}
(5)、 通過Enumeration遍歷Hashtable的值
第一步：根據elements()獲取Hashtable的集合。
第二步：通過Enumeration遍歷“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.elements();
while(enu.hasMoreElements()) {
System.out.println(enu.nextElement());
}
遍歷測試程序如下：
import java.util.Collection; import java.util.Enumeration; import java.util.Hashtable; import java.util.Iterator; import java.util.Map.Entry; public class hashtabletest { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub Hashtable table =new Hashtable(); table.put("張三",20); table.put("李四",30); table.put("王五", 50); // 4.1 遍歷Hashtable的鍵值對 // // 第一步：根據entrySet()獲取Hashtable的“鍵值對”的Set集合。 // 第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。 Iterator iter=table.entrySet().iterator(); while(iter.hasNext()){ Entry entry =(Entry) iter.next(); //獲取key String key=(String)entry.getKey(); Object value=entry.getValue(); System.out.println("key="+key+" value="+value); } // //4.2 通過Iterator遍歷Hashtable的鍵 //第一步：根據keySet()獲取Hashtable的“鍵”的Set集合。 //第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。 Iterator itkey=table.keySet().iterator(); while(itkey.hasNext()){ String key=(String) itkey.next(); Object value=table.get(key); System.out.println("key=="+key+" value="+value); } // 4.3 通過Iterator遍歷Hashtable的值 // // 第一步：根據value()獲取Hashtable的“值”的集合。 // 第二步：通過Iterator迭代器遍歷“第一步”得到的集合。 Collection c= table.values(); Iterator itvalue=c.iterator(); while(itvalue.hasNext()){ Object value =itvalue.next(); System.out.println(" value="+value); } // 4.4 通過Enumeration遍歷Hashtable的鍵 // // 第一步：根據keys()獲取Hashtable的集合。 // 第二步：通過Enumeration遍歷“第一步”得到的集合。 Enumeration enu=table.keys(); while(enu.hasMoreElements()){ System.out.println("elements="+enu.nextElement()); } // 4.5 通過Enumeration遍歷Hashtable的值 // 第一步：根據elements()獲取Hashtable的集合。 // 第二步：通過Enumeration遍歷“第一步”得到的集合。 Enumeration entry=table.elements(); while(entry.hasMoreElements()){ System.out.println(" element111s ="+entry.nextElement()); } } }
結果為：
key=王五 value=50 key=張三 value=20 key=李四 value=30 key==王五 value=50 key==張三 value=20 key==李四 value=30 value=50 value=20 value=30 elements=王五 elements=張三 elements=李四 element111s =50 element111s =20 element111s =30
6、其他的函數
(1) contains() 和 containsValue()
contains() 和 containsValue() 的作用都是判斷Hashtable是否包含“值(value)”
public boolean containsValue(Object value) {
return contains(value);
}
remove() remove() 的作用就是刪除Hashtable中鍵為key的元素
Hashtable實現的Cloneable接口 Hashtable實現了Cloneable接口，即實現了clone()方法。
clone()方法的作用很簡單，就是克隆一個Hashtable對象並返回。
Hashtable實現的Serializable接口,分別實現了串行讀取、寫入功能。
串行寫入函數就是將Hashtable的“總的容量，實際容量，所有的Entry”都寫入到輸出流中
串行讀取函數：根據寫入方式讀出將Hashtable的“總的容量，實際容量，所有的Entry”依次讀出