第1部分 Hashtable介绍
和HashMap一样，Hashtable 也是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射。Hashtable 继承于Dictionary，实现了Map、Cloneable、java.io.Serializable接口。Hashtabl 的函数都是同步的，这意味着它是线程安全的。它的key、value都不可以为null。此外，Hashtable中的映射不是有序的。Hashtable 的实例有两个参数影响其性能：初始容量 和 加载因子。 容量 是哈希表中桶 的数量，初始容量 就是哈希表创建时的容量。注意，哈希表的状态为 open：在发生“哈希冲突”的情况下，单个桶会存储多个条目，这些条目必须按顺序搜索。加载因子 是对哈希表在其容量自动增加之前可以达到多满的一个尺度。初始容量和加载因子这两个参数只是对该实现的提示。关于何时以及是否调用 rehash 方法的具体细节则依赖于该实现。通常，默认加载因子是 0.75, 这是在时间和空间成本上寻求一种折衷。加载因子过高虽然减少了空间开销，但同时也增加了查找某个条目的时间。
第2部分 Hashtable数据结构
java.lang.Object
? java.util.Dictionary<K, V>
? java.util.Hashtable<K, V>
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable { }
Hashtable与Map关系如下图：
从图中可以看出：
(01) Hashtable继承于Dictionary类，实现了Map接口。Map是"key-value键值对"接口，Dictionary是声明了操作"键值对"函数接口的抽象类。
(02) 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
第3部分 Hashtable源码解析(基于JDK1.6.0_45)
package java.util;
import java.io.*;
public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {
// Hashtable保存key-value的数组。
// Hashtable是采用拉链法实现的，每一个Entry本质上是一个单向链表
private transient Entry[] table;
// Hashtable中元素的实际数量
private transient int count;
// 阈值，用于判断是否需要调整Hashtable的容量（threshold = 容量*加载因子）
private int threshold;
// 加载因子
private float loadFactor;
// Hashtable被改变的次数
private transient int modCount = 0;
// 序列版本号
private static final long serialVersionUID = 1421746759512286392L;
// 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
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)(initialCapacity * loadFactor);
}
// 指定“容量大小”的构造函数
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
// 默认构造函数。
public Hashtable() {
// 默认构造函数，指定的容量大小是11；加载因子是0.75
this(11, 0.75f);
}
// 包含“子Map”的构造函数
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
// 将“子Map”的全部元素都添加到Hashtable中
putAll(t);
}
public synchronized int size() {
return count;
}
public synchronized boolean isEmpty() {
return count == 0;
}
// 返回“所有key”的枚举对象
public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
}
// 返回“所有value”的枚举对象
public synchronized Enumeration<V> elements() {
return this.<V>getEnumeration(VALUES);
}
// 判断Hashtable是否包含“值(value)”
public synchronized boolean contains(Object value) {
// Hashtable中“键值对”的value不能是null，
// 若是null的话，抛出异常!
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)
// 对于每个Entry(单向链表)，逐个遍历，判断节点的值是否等于value
Entry tab[] = table;
for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
if (e.value.equals(value)) {
return true;
}
}
}
return false;
}
public boolean containsValue(Object value) {
return contains(value);
}
// 判断Hashtable是否包含key
public synchronized boolean containsKey(Object key) {
Entry tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
// 计算索引值，
// % tab.length 的目的是防止数据越界
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return true;
}
}
return false;
}
// 返回key对应的value，没有的话返回null
public synchronized V get(Object key) {
Entry tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
// 计算索引值，
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
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;
}
// 调整Hashtable的长度，将长度变成原来的(2倍+1)
// (01) 将“旧的Entry数组”赋值给一个临时变量。
// (02) 创建一个“新的Entry数组”，并赋值给“旧的Entry数组”
// (03) 将“Hashtable”中的全部元素依次添加到“新的Entry数组”中
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry[] oldMap = table;
int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1;
Entry[] newMap = new Entry[newCapacity];
modCount++;
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
table = newMap;
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {
Entry<K,V> e = old;
old = old.next;
int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
e.next = newMap[index];
newMap[index] = e;
}
}
}
// 将“key-value”添加到Hashtable中
public synchronized V put(K key, V value) {
// Hashtable中不能插入value为null的元素！！！
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// 若“Hashtable中已存在键为key的键值对”，
// 则用“新的value”替换“旧的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中不存在键为key的键值对”，
// (01) 将“修改统计数”+1
modCount++;
// (02) 若“Hashtable实际容量” > “阈值”(阈值=总的容量 * 加载因子)
// 则调整Hashtable的大小
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
tab = table;
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
// (03) 将“Hashtable中index”位置的Entry(链表)保存到e中
Entry<K,V> e = tab[index];
// (04) 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(即“新Entry”为链表表头)。
tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
// (05) 将“Hashtable的实际容量”+1
count++;
return null;
}
// 删除Hashtable中键为key的元素
public synchronized V remove(Object key) {
Entry tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 找到“key对应的Entry(链表)”
// 然后在链表中找出要删除的节点，并删除该节点。
for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
modCount++;
if (prev != null) {
prev.next = e.next;
} else {
tab[index] = e.next;
}
count--;
V oldValue = e.value;
e.value = null;
return oldValue;
}
}
return null;
}
// 将“Map(t)”的中全部元素逐一添加到Hashtable中
public synchronized void putAll(Map<? extends K, ? extends V> t) {
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : t.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}
// 清空Hashtable
// 将Hashtable的table数组的值全部设为null
public synchronized void clear() {
Entry tab[] = table;
modCount++;
for (int index = tab.length; --index >= 0; )
tab[index] = null;
count = 0;
}
// 克隆一个Hashtable，并以Object的形式返回。
public synchronized Object clone() {
try {
Hashtable<K,V> t = (Hashtable<K,V>) super.clone();
t.table = new Entry[table.length];
for (int i = table.length ; i-- > 0 ; ) {
t.table[i] = (table[i] != null)
? (Entry<K,V>) table[i].clone() : null;
}
t.keySet = null;
t.entrySet = null;
t.values = null;
t.modCount = 0;
return t;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn‘t happen, since we are Cloneable
throw new InternalError();
}
}
public synchronized String toString() {
int max = size() - 1;
if (max == -1)
return "{}";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
Iterator<Map.Entry<K,V>> it = entrySet().iterator();
sb.append(‘{‘);
for (int i = 0; ; i++) {
Map.Entry<K,V> e = it.next();
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
sb.append(key == this ? "(this Map)" : key.toString());
sb.append(‘=‘);
sb.append(value == this ? "(this Map)" : value.toString());
if (i == max)
return sb.append(‘}‘).toString();
sb.append(", ");
}
}
// 获取Hashtable的枚举类对象
// 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空枚举类”对象；
// 否则，返回正常的Enumerator的对象。(Enumerator实现了迭代器和枚举两个接口)
private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
if (count == 0) {
return (Enumeration<T>)emptyEnumerator;
} else {
return new Enumerator<T>(type, false);
}
}
// 获取Hashtable的迭代器
// 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空迭代器”对象；
// 否则，返回正常的Enumerator的对象。(Enumerator实现了迭代器和枚举两个接口)
private <T> Iterator<T> getIterator(int type) {
if (count == 0) {
return (Iterator<T>) emptyIterator;
} else {
return new Enumerator<T>(type, true);
}
}
// Hashtable的“key的集合”。它是一个Set，意味着没有重复元素
private transient volatile Set<K> keySet = null;
// Hashtable的“key-value的集合”。它是一个Set，意味着没有重复元素
private transient volatile Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;
// Hashtable的“key-value的集合”。它是一个Collection，意味着可以有重复元素
private transient volatile Collection<V> values = null;
// 返回一个被synchronizedSet封装后的KeySet对象
// synchronizedSet封装的目的是对KeySet的所有方法都添加synchronized，实现多线程同步
public Set<K> keySet() {
if (keySet == null)
keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);
return keySet;
}
// Hashtable的Key的Set集合。
// KeySet继承于AbstractSet，所以，KeySet中的元素没有重复的。
private class KeySet extends AbstractSet<K> {
public Iterator<K> iterator() {
return getIterator(KEYS);
}
public int size() {
return count;
}
public boolean contains(Object o) {
return containsKey(o);
}
public boolean remove(Object o) {
return Hashtable.this.remove(o) != null;
}
public void clear() {
Hashtable.this.clear();
}
}
// 返回一个被synchronizedSet封装后的EntrySet对象
// synchronizedSet封装的目的是对EntrySet的所有方法都添加synchronized，实现多线程同步
public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
if (entrySet==null)
entrySet = Collections.synchronizedSet(new EntrySet(), this);
return entrySet;
}
// Hashtable的Entry的Set集合。
// EntrySet继承于AbstractSet，所以，EntrySet中的元素没有重复的。
private class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
return getIterator(ENTRIES);
}
public boolean add(Map.Entry<K,V> o) {
return super.add(o);
}
// 查找EntrySet中是否包含Object(0)
// 首先，在table中找到o对应的Entry(Entry是一个单向链表)
// 然后，查找Entry链表中是否存在Object
public boolean contains(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry entry = (Map.Entry)o;
Object key = entry.getKey();
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.equals(entry))
return true;
return false;
}
// 删除元素Object(0)
// 首先，在table中找到o对应的Entry(Entry是一个单向链表)
// 然后，删除链表中的元素Object
public boolean remove(Object o) {
if (!(o instanceof Map.Entry))
return false;
Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
K key = entry.getKey();
Entry[] tab = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null; e != null;
prev = e, e = e.next) {
if (e.hash==hash && e.equals(entry)) {
modCount++;
if (prev != null)
prev.next = e.next;
else
tab[index] = e.next;
count--;
e.value = null;
return true;
}
}
return false;
}
public int size() {
return count;
}
public void clear() {
Hashtable.this.clear();
}
}
// 返回一个被synchronizedCollection封装后的ValueCollection对象
// synchronizedCollection封装的目的是对ValueCollection的所有方法都添加synchronized，实现多线程同步
public Collection<V> values() {
if (values==null)
values = Collections.synchronizedCollection(new ValueCollection(),
this);
return values;
}
// Hashtable的value的Collection集合。
// ValueCollection继承于AbstractCollection，所以，ValueCollection中的元素可以重复的。
private class ValueCollection extends AbstractCollection<V> {
public Iterator<V> iterator() {
return getIterator(VALUES);
}
public int size() {
return count;
}
public boolean contains(Object o) {
return containsValue(o);
}
public void clear() {
Hashtable.this.clear();
}
}
// 重新equals()函数
// 若两个Hashtable的所有key-value键值对都相等，则判断它们两个相等
public synchronized boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof Map))
return false;
Map<K,V> t = (Map<K,V>) o;
if (t.size() != size())
return false;
try {
// 通过迭代器依次取出当前Hashtable的key-value键值对
// 并判断该键值对，存在于Hashtable(o)中。
// 若不存在，则立即返回false；否则，遍历完“当前Hashtable”并返回true。
Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
while (i.hasNext()) {
Map.Entry<K,V> e = i.next();
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
if (value == null) {
if (!(t.get(key)==null && t.containsKey(key)))
return false;
} else {
if (!value.equals(t.get(key)))
return false;
}
}
} catch (ClassCastException unused) {
return false;
} catch (NullPointerException unused) {
return false;
}
return true;
}
// 计算Hashtable的哈希值
// 若 Hashtable的实际大小为0 或者 加载因子<0，则返回0。
// 否则，返回“Hashtable中的每个Entry的key和value的异或值 的总和”。
public synchronized int hashCode() {
int h = 0;
if (count == 0 || loadFactor < 0)
return h; // Returns zero
loadFactor = -loadFactor; // Mark hashCode computation in progress
Entry[] tab = table;
for (int i = 0; i < tab.length; i++)
for (Entry e = tab[i]; e != null; e = e.next)
h += e.key.hashCode() ^ e.value.hashCode();
loadFactor = -loadFactor; // Mark hashCode computation complete
return h;
}
// java.io.Serializable的写入函数
// 将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中
private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws IOException
{
// Write out the length, threshold, loadfactor
s.defaultWriteObject();
// Write out length, count of elements and then the key/value objects
s.writeInt(table.length);
s.writeInt(count);
for (int index = table.length-1; index >= 0; index--) {
Entry entry = table[index];
while (entry != null) {
s.writeObject(entry.key);
s.writeObject(entry.value);
entry = entry.next;
}
}
}
// java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出
// 将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws IOException, ClassNotFoundException
{
// Read in the length, threshold, and loadfactor
s.defaultReadObject();
// Read the original length of the array and number of elements
int origlength = s.readInt();
int elements = s.readInt();
// Compute new size with a bit of room 5% to grow but
// no larger than the original size. Make the length
// odd if it‘s large enough, this helps distribute the entries.
// Guard against the length ending up zero, that‘s not valid.
int length = (int)(elements * loadFactor) + (elements / 20) + 3;
if (length > elements && (length & 1) == 0)
length--;
if (origlength > 0 && length > origlength)
length = origlength;
Entry[] table = new Entry[length];
count = 0;
// Read the number of elements and then all the key/value objects
for (; elements > 0; elements--) {
K key = (K)s.readObject();
V value = (V)s.readObject();
// synch could be eliminated for performance
reconstitutionPut(table, key, value);
}
this.table = table;
}
private void reconstitutionPut(Entry[] tab, K key, V value)
throws StreamCorruptedException
{
if (value == null) {
throw new java.io.StreamCorruptedException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
// This should not happen in deserialized version.
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)) {
throw new java.io.StreamCorruptedException();
}
}
// Creates the new entry.
Entry<K,V> e = tab[index];
tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
count++;
}
// Hashtable的Entry节点，它本质上是一个单向链表。
// 也因此，我们才能推断出Hashtable是由拉链法实现的散列表
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
// 哈希值
int hash;
K key;
V value;
// 指向的下一个Entry，即链表的下一个节点
Entry<K,V> next;
// 构造函数
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;
}
// 设置value。若value是null，则抛出异常。
public V setValue(V value) {
if (value == null)
throw new NullPointerException();
V oldValue = this.value;
this.value = value;
return oldValue;
}
// 覆盖equals()方法，判断两个Entry是否相等。
// 若两个Entry的key和value都相等，则认为它们相等。
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();
}
}
private static final int KEYS = 0;
private static final int VALUES = 1;
private static final int ENTRIES = 2;
// Enumerator的作用是提供了“通过elements()遍历Hashtable的接口” 和 “通过entrySet()遍历Hashtable的接口”。因为，它同时实现了 “Enumerator接口”和“Iterator接口”。
private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> {
// 指向Hashtable的table
Entry[] table = Hashtable.this.table;
// Hashtable的总的大小
int index = table.length;
Entry<K,V> entry = null;
Entry<K,V> lastReturned = null;
int type;
// Enumerator是 “迭代器(Iterator)” 还是 “枚举类(Enumeration)”的标志
// iterator为true，表示它是迭代器；否则，是枚举类。
boolean iterator;
// 在将Enumerator当作迭代器使用时会用到，用来实现fail-fast机制。
protected int expectedModCount = modCount;
Enumerator(int type, boolean iterator) {
this.type = type;
this.iterator = iterator;
}
// 从遍历table的数组的末尾向前查找，直到找到不为null的Entry。
public boolean hasMoreElements() {
Entry<K,V> e = entry;
int i = index;
Entry[] t = table;
/* Use locals for faster loop iteration */
while (e == null && i > 0) {
e = t[--i];
}
entry = e;
index = i;
return e != null;
}
// 获取下一个元素
// 注意：从hasMoreElements() 和nextElement() 可以看出“Hashtable的elements()遍历方式”
// 首先，从后向前的遍历table数组。table数组的每个节点都是一个单向链表(Entry)。
// 然后，依次向后遍历单向链表Entry。
public T nextElement() {
Entry<K,V> 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<K,V> e = lastReturned = entry;
entry = e.next;
return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
}
throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
}
// 迭代器Iterator的判断是否存在下一个元素
// 实际上，它是调用的hasMoreElements()
public boolean hasNext() {
return hasMoreElements();
}
// 迭代器获取下一个元素
// 实际上，它是调用的nextElement()
public T next() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return nextElement();
}
// 迭代器的remove()接口。
// 首先，它在table数组中找出要删除元素所在的Entry，
// 然后，删除单向链表Entry中的元素。
public void remove() {
if (!iterator)
throw new UnsupportedOperationException();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException("Hashtable Enumerator");
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
synchronized(Hashtable.this) {
Entry[] tab = Hashtable.this.table;
int index = (lastReturned.hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null; e != null;
prev = e, e = e.next) {
if (e == lastReturned) {
modCount++;
expectedModCount++;
if (prev == null)
tab[index] = e.next;
else
prev.next = e.next;
count--;
lastReturned = null;
return;
}
}
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
private static Enumeration emptyEnumerator = new EmptyEnumerator();
private static Iterator emptyIterator = new EmptyIterator();
// 空枚举类
// 当Hashtable的实际大小为0；此时，又要通过Enumeration遍历Hashtable时，返回的是“空枚举类”的对象。
private static class EmptyEnumerator implements Enumeration<Object> {
EmptyEnumerator() {
}
// 空枚举类的hasMoreElements() 始终返回false
public boolean hasMoreElements() {
return false;
}
// 空枚举类的nextElement() 抛出异常
public Object nextElement() {
throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
}
}
// 空迭代器
// 当Hashtable的实际大小为0；此时，又要通过迭代器遍历Hashtable时，返回的是“空迭代器”的对象。
private static class EmptyIterator implements Iterator<Object> {
EmptyIterator() {
}
public boolean hasNext() {
return false;
}
public Object next() {
throw new NoSuchElementException("Hashtable Iterator");
}
public void remove() {
throw new IllegalStateException("Hashtable Iterator");
}
}
}
说明: 在详细介绍Hashtable的代码之前，我们需要了解：和Hashmap一样，Hashtable也是一个散列表，它也是通过“拉链法”解决哈希冲突的。
第3.1部分 Hashtable的“拉链法”相关内容
3.1.1数据节点Entry的数据结构
1 private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
2 // 哈希值
3 int hash;
4 K key;
5 V value;
6 // 指向的下一个Entry，即链表的下一个节点
7 Entry<K,V> next;
8
9 // 构造函数
10 protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
11 this.hash = hash;
12 this.key = key;
13 this.value = value;
14 this.next = next;
15 }
16
17 protected Object clone() {
18 return new Entry<K,V>(hash, key, value,
19 (next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone()));
20 }
21
22 public K getKey() {
23 return key;
24 }
25
26 public V getValue() {
27 return value;
28 }
29
30 // 设置value。若value是null，则抛出异常。
31 public V setValue(V value) {
32 if (value == null)
33 throw new NullPointerException();
34
35 V oldValue = this.value;
36 this.value = value;
37 return oldValue;
38 }
39
40 // 覆盖equals()方法，判断两个Entry是否相等。
41 // 若两个Entry的key和value都相等，则认为它们相等。
42 public boolean equals(Object o) {
43 if (!(o instanceof Map.Entry))
44 return false;
45 Map.Entry e = (Map.Entry)o;
46
47 return (key==null ? e.getKey()==null : key.equals(e.getKey())) &&
48 (value==null ? e.getValue()==null : value.equals(e.getValue()));
49 }
50
51 public int hashCode() {
52 return hash ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());
53 }
54
55 public String toString() {
56 return key.toString()+"="+value.toString();
57 }
58 }
从中，我们可以看出Entry实际上就是一个单向链表。这也是为什么我们说Hashtable是通过拉链法解决哈希冲突的。
Entry 实现了Map.Entry 接口，即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数。这些都是基本的读取/修改key、value值的函数。
第3.2部分 Hashtable的构造函数
1 // 默认构造函数。
2 public Hashtable() {
3 // 默认构造函数，指定的容量大小是11；加载因子是0.75
4 this(11, 0.75f);
5 }
6
7 // 指定“容量大小”的构造函数
8 public Hashtable(int initialCapacity) {
9 this(initialCapacity, 0.75f);
10 }
11
12 // 指定“容量大小”和“加载因子”的构造函数
13 public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
14 if (initialCapacity < 0)
15 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
16 if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
17 throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
18
19 if (initialCapacity==0)
20 initialCapacity = 1;
21 this.loadFactor = loadFactor;
22 table = new Entry[initialCapacity];
23 threshold = (int)(initialCapacity * loadFactor);
24 }
25
26 // 包含“子Map”的构造函数
27 public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
28 this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
29 // 将“子Map”的全部元素都添加到Hashtable中
30 putAll(t);
31 }
第3.3部分 Hashtable的主要对外接口
3.3.1 clear()
clear() 的作用是清空Hashtable。它是将Hashtable的table数组的值全部设为null
1 public synchronized void clear() {
2 Entry tab[] = table;
3 modCount++;
4 for (int index = tab.length; --index >= 0; )
5 tab[index] = null;
6 count = 0;
7 }
3.3.2 contains() 和 containsValue()
contains() 和 containsValue() 的作用都是判断Hashtable是否包含"值(value)"
1 public boolean containsValue(Object value) {
2 return contains(value);
3 }
4
5 public synchronized boolean contains(Object value) {
6 // Hashtable中“键值对”的value不能是null，
7 // 若是null的话，抛出异常!
8 if (value == null) {
9 throw new NullPointerException();
10 }
11
12 // 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)
13 // 对于每个Entry(单向链表)，逐个遍历，判断节点的值是否等于value
14 Entry tab[] = table;
15 for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
16 for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
17 if (e.value.equals(value)) {
18 return true;
19 }
20 }
21 }
22 return false;
23 }
3.3.3 containsKey()
containsKey() 的作用是判断Hashtable是否包含key
1 public synchronized boolean containsKey(Object key) {
2 Entry tab[] = table;
3 int hash = key.hashCode();
4 // 计算索引值，
5 // % tab.length 的目的是防止数据越界
6 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
7 // 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
8 for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
9 if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
10 return true;
11 }
12 }
13 return false;
14 }
3.3.4 elements()
elements() 的作用是返回“所有value”的枚举对象
1 public synchronized Enumeration<V> elements() {
2 return this.<V>getEnumeration(VALUES);
3 }
4
5 // 获取Hashtable的枚举类对象
6 private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
7 if (count == 0) {
8 return (Enumeration<T>)emptyEnumerator;
9 } else {
10 return new Enumerator<T>(type, false);
11 }
12 }
从中，我们可以看出：
(01) 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空枚举类”对象emptyEnumerator；
(02) 否则，返回正常的Enumerator的对象。(Enumerator实现了迭代器和枚举两个接口)
我们先看看emptyEnumerator对象是如何实现的
1 private static Enumeration emptyEnumerator = new EmptyEnumerator();
2 //空枚举类
3 //当Hashtable的实际大小为0；此时，又要通过Enumeration遍历Hashtable时，返回的是“空枚举类”的对象。
4 private static class EmptyEnumerator implements Enumeration<Object> {
5 EmptyEnumerator() {
6 }
7 // 空枚举类的hasMoreElements() 始终返回false
8 public boolean hasMoreElements() {
9 return false;
10 }
11 // 空枚举类的nextElement() 抛出异常
12 public Object nextElement() {
13 throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
14 }
15 }
我们在来看看Enumeration类Enumerator的作用是提供了“通过elements()遍历Hashtable的接口”和“通过entrySet()遍历Hashtable的接口”。因为，它同时实现了 “Enumerator接口”和“Iterator接口”。
1 private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>,Iterator<T>{
2 // 指向Hashtable的table
3 Entry[] table = Hashtable.this.table;
4 //Hashtable的总的大小
5 int index = table.length;
6 Entry<K,V> entry = null;
7 Entry<K,V> lastReturned = null;
8 int type;
9 //Enumerator是 “迭代器(Iterator)” 还是 “枚举类(Enumeration)”的标志
10 //iterator为true，表示它是迭代器；否则，是枚举类。
11 boolean iterator;
12 // 在将Enumerator当作迭代器使用时会用到，用来实现fail-fast机制。
13 protected int expectedModCount = modCount;
14 Enumerator(int type, boolean iterator) {
15 this.type = type;
16 this.iterator = iterator;
17 }
18 //从遍历table的数组的末尾向前查找，直到找到不为null的Entry。
19 public boolean hasMoreElements() {
20 Entry<K,V> e = entry;
21 int i = index;
22 Entry[] t = table;
23 /* Use locals for faster loop iteration */
24 while (e == null && i > 0) {
25 e = t[--i];
26 }
27 entry = e;
28 index = i;
29 return e != null;
30 }
31
32 //获取下一个元素
33 //注意：从hasMoreElements() 和nextElement() 可以看出“Hashtable的elements()遍历方式”
34 //首先，从后向前的遍历table数组。table数组的每个节点都是一个单向链表(Entry)。
35 //然后，依次向后遍历单向链表Entry。
36 public T nextElement() {
37 Entry<K,V> et = entry;
38 int i = index;
39 Entry[] t = table;
40 /* Use locals for faster loop iteration */
41 while (et == null && i > 0) {
42 et = t[--i];
43 }
44 entry = et;
45 index = i;
46 if (et != null) {
47 Entry<K,V> e = lastReturned = entry;
48 entry = e.next;
49 return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
50 }
51 throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
52 }
53
54 //迭代器Iterator的判断是否存在下一个元素
55 //实际上，它是调用的hasMoreElements()
56 public boolean hasNext() {
57 return hasMoreElements();
58 }
59
60 //迭代器获取下一个元素
61 //实际上，它是调用的nextElement()
62 public T next() {
63 if (modCount != expectedModCount)
64 throw new ConcurrentModificationException();
65 return nextElement();
66 }
67
68 //迭代器的remove()接口。
69 //首先，它在table数组中找出要删除元素所在的Entry，
70 //然后，删除单向链表Entry中的元素。
71 public void remove() {
72 if (!iterator)
73 throw new UnsupportedOperationException();
74 if (lastReturned == null)
75 throw new IllegalStateException("Hashtable Enumerator");
76 if (modCount != expectedModCount)
77 throw new ConcurrentModificationException();
78 synchronized(Hashtable.this) {
79 Entry[] tab = Hashtable.this.table;
80 int index = (lastReturned.hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
81
82 for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null; e != null;
83 prev = e, e = e.next) {
84 if (e == lastReturned) {
85 modCount++;
86 expectedModCount++;
87 if (prev == null)
88 tab[index] = e.next;
89 else
90 prev.next = e.next;
91 count--;
92 lastReturned = null;
93 return;
94 }
95 }
96 throw new ConcurrentModificationException();
97 }
98 }
99 }
entrySet(), keySet(), keys(), values()的实现方法和elements()差不多，而且源码中已经明确的给出了注释。这里就不再做过多说明了。
3.3.5 get()
get() 的作用就是获取key对应的value，没有的话返回null
1 public synchronized V get(Object key) {
2 Entry tab[] = table;
3 int hash = key.hashCode();
4 // 计算索引值，
5 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
6 // 找到“key对应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
7 for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
8 if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
9 return e.value;
10 }
11 }
12 return null;
13 }
3.3.6 put()
put() 的作用是对外提供接口，让Hashtable对象可以通过put()将“key-value”添加到Hashtable中。
1 public synchronized V put(K key, V value) {
2 // Hashtable中不能插入value为null的元素！！！
3 if (value == null) {
4 throw new NullPointerException();
5 }
6
7 // 若“Hashtable中已存在键为key的键值对”，
8 // 则用“新的value”替换“旧的value”
9 Entry tab[] = table;
10 int hash = key.hashCode();
11 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
12 for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
13 if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
14 V old = e.value;
15 e.value = value;
16 return old;
17 }
18 }
19
20 // 若“Hashtable中不存在键为key的键值对”，
21 // (01) 将“修改统计数”+1
22 modCount++;
23 // (02) 若“Hashtable实际容量” > “阈值”(阈值=总的容量 * 加载因子)
24 // 则调整Hashtable的大小
25 if (count >= threshold) {
26 // Rehash the table if the threshold is exceeded
27 rehash();
28
29 tab = table;
30 index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
31 }
32
33 // (03) 将“Hashtable中index”位置的Entry(链表)保存到e中
34 Entry<K,V> e = tab[index];
35 // (04) 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(即“新Entry”为链表表头)。
36 tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
37 // (05) 将“Hashtable的实际容量”+1
38 count++;
39 return null;
40 }
3.3.7 putAll()
putAll() 的作用是将“Map(t)”的中全部元素逐一添加到Hashtable中
1 public synchronized void putAll(Map<? extends K, ? extends V> t) {
2 for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : t.entrySet())
3 put(e.getKey(), e.getValue());
4 }
3.3.8 remove()
remove() 的作用就是删除Hashtable中键为key的元素
1 public synchronized V remove(Object key) {
2 Entry tab[] = table;
3 int hash = key.hashCode();
4 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
5 // 找到“key对应的Entry(链表)”
6 // 然后在链表中找出要删除的节点，并删除该节点。
7 for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null ; e != null ; prev = e, e = e.next) {
8 if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
9 modCount++;
10 if (prev != null) {
11 prev.next = e.next;
12 } else {
13 tab[index] = e.next;
14 }
15 count--;
16 V oldValue = e.value;
17 e.value = null;
18 return oldValue;
19 }
20 }
21 return null;
22 }
第3.4部分 Hashtable实现的Cloneable接口
Hashtable实现了Cloneable接口，即实现了clone()方法。
clone()方法的作用很简单，就是克隆一个Hashtable对象并返回。
1 // 克隆一个Hashtable，并以Object的形式返回。
2 public synchronized Object clone() {
3 try {
4 Hashtable<K,V> t = (Hashtable<K,V>) super.clone();
5 t.table = new Entry[table.length];
6 for (int i = table.length ; i-- > 0 ; ) {
7 t.table[i] = (table[i] != null)
8 ? (Entry<K,V>) table[i].clone() : null;
9 }
10 t.keySet = null;
11 t.entrySet = null;
12 t.values = null;
13 t.modCount = 0;
14 return t;
15 } catch (CloneNotSupportedException e) {
16 // this shouldn‘t happen, since we are Cloneable
17 throw new InternalError();
18 }
19 }
第3.5部分 Hashtable实现的Serializable接口
Hashtable实现java.io.Serializable，分别实现了串行读取、写入功能。
串行写入函数就是将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”都写入到输出流中
串行读取函数：根据写入方式读出将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出
1 private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
2 throws IOException
3 {
4 // Write out the length, threshold, loadfactor
5 s.defaultWriteObject();
6
7 // Write out length, count of elements and then the key/value objects
8 s.writeInt(table.length);
9 s.writeInt(count);
10 for (int index = table.length-1; index >= 0; index--) {
11 Entry entry = table[index];
12
13 while (entry != null) {
14 s.writeObject(entry.key);
15 s.writeObject(entry.value);
16 entry = entry.next;
17 }
18 }
19 }
20
21 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
22 throws IOException, ClassNotFoundException
23 {
24 // Read in the length, threshold, and loadfactor
25 s.defaultReadObject();
26
27 // Read the original length of the array and number of elements
28 int origlength = s.readInt();
29 int elements = s.readInt();
30
31 // Compute new size with a bit of room 5% to grow but
32 // no larger than the original size. Make the length
33 // odd if it‘s large enough, this helps distribute the entries.
34 // Guard against the length ending up zero, that‘s not valid.
35 int length = (int)(elements * loadFactor) + (elements / 20) + 3;
36 if (length > elements && (length & 1) == 0)
37 length--;
38 if (origlength > 0 && length > origlength)
39 length = origlength;
40
41 Entry[] table = new Entry[length];
42 count = 0;
43
44 // Read the number of elements and then all the key/value objects
45 for (; elements > 0; elements--) {
46 K key = (K)s.readObject();
47 V value = (V)s.readObject();
48 // synch could be eliminated for performance
49 reconstitutionPut(table, key, value);
50 }
51 this.table = table;
52 }
第4部分 Hashtable遍历方式
4.1 遍历Hashtable的键值对
第一步：根据entrySet()获取Hashtable的“键值对”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象
// table中的key是String类型，value是Integer类型
Integer integ = null;
Iterator iter = table.entrySet().iterator();
while(iter.hasNext()) {
Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
// 获取key
key = (String)entry.getKey();
// 获取value
integ = (Integer)entry.getValue();
}
4.2 通过Iterator遍历Hashtable的键
第一步：根据keySet()获取Hashtable的“键”的Set集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象
// table中的key是String类型，value是Integer类型
String key = null;
Integer integ = null;
Iterator iter = table.keySet().iterator();
while (iter.hasNext()) {
// 获取key
key = (String)iter.next();
// 根据key，获取value
integ = (Integer)table.get(key);
}
4.3 通过Iterator遍历Hashtable的值
第一步：根据value()获取Hashtable的“值”的集合。
第二步：通过Iterator迭代器遍历“第一步”得到的集合。
// 假设table是Hashtable对象
// table中的key是String类型，value是Integer类型
Integer value = null;
Collection c = table.values();
Iterator iter= c.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
}
4.4 通过Enumeration遍历Hashtable的键
第一步：根据keys()获取Hashtable的集合。
第二步：通过Enumeration遍历“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.keys();
while(enu.hasMoreElements()) {
System.out.println(enu.nextElement());
}
4.5 通过Enumeration遍历Hashtable的值
第一步：根据elements()获取Hashtable的集合。
第二步：通过Enumeration遍历“第一步”得到的集合。
Enumeration enu = table.elements();
while(enu.hasMoreElements()) {
System.out.println(enu.nextElement());
}
遍历测试程序如下：
1 import java.util.*;
2
3 /*
4 * @desc 遍历Hashtable的测试程序。
5 * (01) 通过entrySet()去遍历key、value，参考实现函数：
6 * iteratorHashtableByEntryset()
7 * (02) 通过keySet()去遍历key，参考实现函数：
8 * iteratorHashtableByKeyset()
9 * (03) 通过values()去遍历value，参考实现函数：
10 * iteratorHashtableJustValues()
11 * (04) 通过Enumeration去遍历key，参考实现函数：
12 * enumHashtableKey()
13 * (05) 通过Enumeration去遍历value，参考实现函数：
14 * enumHashtableValue()
15 *
16 * @author skywang
17 */
18 public class HashtableIteratorTest {
19
20 public static void main(String[] args) {
21 int val = 0;
22 String key = null;
23 Integer value = null;
24 Random r = new Random();
25 Hashtable table = new Hashtable();
26
27 for (int i=0; i<12; i++) {
28 // 随机获取一个[0,100)之间的数字
29 val = r.nextInt(100);
30
31 key = String.valueOf(val);
32 value = r.nextInt(5);
33 // 添加到Hashtable中
34 table.put(key, value);
35 System.out.println(" key:"+key+" value:"+value);
36 }
37 // 通过entrySet()遍历Hashtable的key-value
38 iteratorHashtableByEntryset(table) ;
39
40 // 通过keySet()遍历Hashtable的key-value
41 iteratorHashtableByKeyset(table) ;
42
43 // 单单遍历Hashtable的value
44 iteratorHashtableJustValues(table);
45
46 // 遍历Hashtable的Enumeration的key
47 enumHashtableKey(table);
48
49 // 遍历Hashtable的Enumeration的value
50 //enumHashtableValue(table);
51 }
52
53 /*
54 * 通过Enumeration遍历Hashtable的key
55 * 效率高!
56 */
57 private static void enumHashtableKey(Hashtable table) {
58 if (table == null)
59 return ;
60
61 System.out.println("\nenumeration Hashtable");
62 Enumeration enu = table.keys();
63 while(enu.hasMoreElements()) {
64 System.out.println(enu.nextElement());
65 }
66 }
67
68
69 /*
70 * 通过Enumeration遍历Hashtable的value
71 * 效率高!
72 */
73 private static void enumHashtableValue(Hashtable table) {
74 if (table == null)
75 return ;
76
77 System.out.println("\nenumeration Hashtable");
78 Enumeration enu = table.elements();
79 while(enu.hasMoreElements()) {
80 System.out.println(enu.nextElement());
81 }
82 }
83
84 /*
85 * 通过entry set遍历Hashtable
86 * 效率高!
87 */
88 private static void iteratorHashtableByEntryset(Hashtable table) {
89 if (table == null)
90 return ;
91
92 System.out.println("\niterator Hashtable By entryset");
93 String key = null;
94 Integer integ = null;
95 Iterator iter = table.entrySet().iterator();
96 while(iter.hasNext()) {
97 Map.Entry entry = (Map.Entry)iter.next();
98
99 key = (String)entry.getKey();
100 integ = (Integer)entry.getValue();
101 System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
102 }
103 }
104
105 /*
106 * 通过keyset来遍历Hashtable
107 * 效率低!
108 */
109 private static void iteratorHashtableByKeyset(Hashtable table) {
110 if (table == null)
111 return ;
112
113 System.out.println("\niterator Hashtable By keyset");
114 String key = null;
115 Integer integ = null;
116 Iterator iter = table.keySet().iterator();
117 while (iter.hasNext()) {
118 key = (String)iter.next();
119 integ = (Integer)table.get(key);
120 System.out.println(key+" -- "+integ.intValue());
121 }
122 }
123
124
125 /*
126 * 遍历Hashtable的values
127 */
128 private static void iteratorHashtableJustValues(Hashtable table) {
129 if (table == null)
130 return ;
131
132 Collection c = table.values();
133 Iterator iter= c.iterator();
134 while (iter.hasNext()) {
135 System.out.println(iter.next());
136 }
137 }
138 }
时间： 2024-08-01 20:48:40