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概論
HashTable是遺留類，很多映射的常用功能與HashMap類似，不同的是它承自Dictionary類，並且是線程安全的，並發性不如ConcurrentHashMap，因為ConcurrentHashMap引入了分段鎖。
Hashtable不建議在新代碼中使用，不需要線程安全的場合可以用HashMap替換，需要線程安全的場合可以用ConcurrentHashMap替換。
對比HashMap 的初始容量
默認11 的初始容量
需要注意的是Hashtable的默認初始容量大小是11，而HashMap 是16,但是他們的加載因子都是0.75f
/**
* Constructs a new, empty hashtable with a default initial capacity (11)
* and load factor (0.75).
*/
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
/**
* Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity
* (16) and the default load factor (0.75).
*/
public HashMap() {
this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
任意指定非負的容量
還有一點就是Hashtable的initialCapacity 也就是初始容量是是可以是你指定的任何非負整數，也就是你給它設置個0 也可以的
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
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];
threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
}
但是你看一下HashMap 的初始容量就不那么聽話了，默認情況下，當我們設置HashMap的初始化容量時，實際上HashMap會采用第一個大於該數值的2的冪作為初始化容量(0 1 除外)
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " + initialCapacity);
if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " + loadFactor);
this.loadFactor = loadFactor;
this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}
對比HashMap 的 對null 值的支持
HashTable key value 都不支持null
首先HashMap 是支持null 值做key和value 的，但是HashTable 是不支持的，key 也不支持 value 也不支持
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;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
聰明的你們發現了嗎，上面值檢測了value ==null 則拋出NPE 但是沒有說key 啊，因為如果key 是null 的話，key.hashCode()則會拋出異常，根本不需要判斷，但是value 就不會拋出來
但是需要注意的實HashMap 對null 值雖然支持，但是可以從hash值的計算方法中看出，<null,value>的鍵值對，value 會覆蓋的。
static final int hash(Object key) {
int h;
return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
}
升級HashTable 使其支持null 做value
大部分代碼都是直接copy 的HashTable，只去掉了value 的空值檢測
public class BuerHashTable<K, V> extends Hashtable<K, V> {
// ..... 省略了部分代碼，直接copy HashTable 的即可，主要是BuerHashTable.Entry 的定義和構造方法
public synchronized V put(K key, V value) {
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
addEntry(hash, key, value, index);
return null;
}
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
modCount++;
BuerHashTable.Entry<?,?> tab[] = table;
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
tab = table;
hash = key.hashCode();
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
// Creates the new entry.
@SuppressWarnings("unchecked")
BuerHashTable.Entry<K,V> e = (BuerHashTable.Entry<K,V>) tab[index];
tab[index] = new BuerHashTable.Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
}
}
接下來，就可以將null 值作為value 存入BuerHashTable 了
BuerHashTable<String, String> buerHashTable = new BuerHashTable<>();
buerHashTable.put("a", null);
對比 HashTable 的繼承關系
Dictionary
這個類是HashTable特有繼承的，HashMap 是沒有繼承的，但是這個抽象類其實是沒有多大意義的,因為它的方法都在Map接口中有，其實這個就是個歷史問題了，因為Map接口是在Java1.2 中才加進去的，而Dictionary抽象類在Java1.0中就存在了
public abstract
class Dictionary<K,V> {
public Dictionary() {
}
abstract public int size();
abstract public boolean isEmpty();
abstract public Enumeration<K> keys();
abstract public Enumeration<V> elements();
abstract public V get(Object key);
/**
* @exception NullPointerException if the <code>key</code> or
*/
abstract public V put(K key, V value);
abstract public V remove(Object key);
}
這個地方的NullPointerException 對應的就是HashTable 中put 方法中的null 值檢測
最后一點就是Dictionary 抽象類上的注釋，新的實現應該實現Map 接口而不是該抽象類
NOTE: This class is obsolete. New implementations should implement the Map interface, rather than extending this class
其實HashMap更准確地說是繼承自AbstractMap類，而不是直接實現了Map 接口，所以要是Dictionary這個抽象類要是實現的實Map 接口，那HashMap和Hashtable 就在繼承關系上保持一致了
Hashtable
線程安全
其實HashTable 沒有那么多要說的，比較重要的一點就是線程安全，但是這個線程安全的實現方式就是所有的操作都加了synchronized關鍵字，哈哈！ 關於synchronized 我們后面會說
public synchronized int size() {}
public synchronized boolean isEmpty() {}
public synchronized boolean contains(Object value) {}
public synchronized boolean containsKey(Object key) {}
public synchronized V get(Object key) {}
public synchronized V put(K key, V value) {}
public synchronized V remove(Object key) {}
而HashMap 是線程不安全的
contains方法
HashMap中沒有Hashtable中的contains方法，只有containsValue和containsKey，因為contains方法容易讓人引起誤解。
Hashtable則保留了contains，containsValue和containsKey三個方法，其中contains和containsValue功能相同。
debug 源碼 put 方法
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null 確保value 不是null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
// 這里的英文注釋很有意思啊，就是告訴你確保key 不存在，存在咋地，覆蓋又咋地
Entry<?,?> tab[] = table;
// 哈希值的計算不同，HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值(高16位異或低16位)
int hash = key.hashCode();
// 計算下標 HashMap 是計算key的hash再與tab.length-1進行與運算；
// HashTable則是key的hash值與0x7FFFFFFF進行與運算，然后再對tab.length取模
// 先hash&0x7FFFFFFF后，再對length取模，與0x7FFFFFFF的目的是為了將負的hash值轉化為正值，因為hash值有可能為負數，而&0x7FFFFFFF后，只有符號外改變，而后面的位都不變
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
// 確定 index 位置上的鏈表頭，這里主要是遍歷鏈表找到key 值相等的節點，然后返回old value，這樣的話就不用添加新值
// 也就是不用調用addEntry 方法
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
// 存在key
for(; entry != null ; entry = entry.next) {
if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
V old = entry.value;
entry.value = value;
return old;
}
}
// 鏈表中不存在，則添加新值
addEntry(hash, key, value, index);
// 返回null
return null;
}
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
modCount++;
Entry<?,?> tab[] = table;
// 判斷是否要擴容
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
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];
// e 也就是 tab[index] 是這個鏈表的頭結點， tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e); 也就是將元素添加到鏈表的頭部，e 做為new Entry<>(hash, key, value, e)的next 節點
tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
count++;
}
這里我們對比一下HashMap 的添加方法,很明顯別人都是添加的鏈表尾部的，因為HashTable 是線程安全的，在這個前提下，使用頭查法性能更好，否則還有遍歷到鏈表的尾部插入
for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
if ((e = p.next) == null) {
p.next = newNode(hash, key, value, null);
if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
treeifyBin(tab, hash);
break;
}
if (e.hash == hash &&
((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
break;
p = e;
}
最后我們再看一下擴容的方法
@SuppressWarnings("unchecked")
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry<?,?>[] oldMap = table;
// overflow-conscious code
// 擴容成2倍+1
int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
// 這里判斷是否超出了容量限制
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
// Keep running with MAX_ARRAY_SIZE buckets
return;
// 最大容量 MAX_ARRAY_SIZE
newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 創建新的數組
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
modCount++;
// 更新 threshold
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
table = newMap;
// 數據遷移，遍歷數組
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
// for 循環的方式遍歷鏈表
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;
}
}
}
總結
- 需要注意的是Hashtable的默認初始容量大小是11，而HashMap 是16,但是他們的加載因子都是0.75f
- HashTable的初始容量可以使任何非負整數，但是HashMap會采用第一個大於該數值的2的冪作為初始化容量(0 1 除外，都是 1)
- HashTable的線程安全是完全借助synchronized 的加持
- HashTable 的元素是頭插法，也就是插入到鏈表的頭部，因為HashTable 是線程安全的，在這個前提下，使用頭查法性能更好，否則還有遍歷到鏈表的尾部插入
- HashTable 是沒有紅黑樹支持的，就是不論鏈表的長度有多長，都不會轉化成紅黑樹
- 哈希值的計算不同，HashTable直接使用對象的hashCode。而HashMap重新計算hash值(高16位異或低16位)，並且HashMap 支持key 為null 就是在這里的
- Hashtable擴容時，將容量變為原來的2倍加1，而HashMap擴容時，將容量變為原來的2倍。
你覺得HashTable 還有什么可以改進的地方嗎，歡迎討論
和上一節一樣這里我依然給出這個思考題，雖然我們的說法可能不對，可能我們永遠也站不到源代碼作者當年的高度，但是我們依然積極思考，大膽討論
雖然java 源代碼的山很高，如果你想跨越，至少你得有登山的勇氣，這里我給出自己的一點點愚見，希望各位不吝指教
int hash = key.hashCode();
addEntry(hash, key, value, index);
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
// 記錄修改，快速失敗
modCount++;
Entry<?,?> tab[] = table;
// count 實際存儲的key-value 數目，在HashMap 中用size 表示
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
tab = table;
// 咋地，數組擴容之后key 的hash值會變嗎，你還有重新計算一下
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++;
}
當然這只是小問題，但是也有很多其他小問題，例如求index 時候的計算方式是直接取模，而不是用與運算，它最大的問題在設計上，例如hash值的計算方式就沒有HashMap 設計的好，還有就是沒有紅黑樹的支持，還有就是線程安全的實現方式也不高效，所以我們說它好像是遺留類,HashTable 在Java1.0 時代就存在了，而HashMap才是Java1.2才有的。