JDK源码分析(10)之Hashtable相关
本文的目的并不是让你对Hashtable
更加了解,然后灵活运用;因为Hashtable
的一个历史遗留的类,目前并不建议使用,所以本文主要和HashMap
对比,感受同样功能的不同实现,知道什么是好的代码;所以在阅读本文之前最好先了解一下 HashMap
,可以参考 HashMap 相关;
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一、 类定义
public class Hashtableextends Dictionary implements Map , Cloneable, java.io.Serializable
可以看到它和HashMap
虽然都是哈希表,但是结构完全不一样,他是继承于Dictionary
;
/** * Maps the specifiedkey
to the specified *value
in this dictionary. Neither the key nor the * value can benull
. */abstract public V put(K key, V value);abstract public Enumerationkeys();abstract public Enumeration elements();public interface Enumeration { boolean hasMoreElements(); E nextElement(); }
同AbstractMap
相比功能结构基本一样,但是有两点很重要的区别:
Hashtable
要求 key 和 value,都不能为 null,也就意味着这每次 put 元素的时候都需要判空,真是想想都好痛苦;另外 keys 和 elements 返回的居然是
Enumeration
,这也是一个比较古老的接口,用于枚举(一次获得一个)对象集合中的元素;但是目前大多已经被Iterator
给取代了;
二、构造方法和成员变量
private transient Entry,?>[] table; // 哈希槽private int threshold; // 阈值private float loadFactor; // 负载系数
以上三个应该就是 Map 中最重要的成员变量了,阈值和负载系数控制扩容时机,同HashMap
的作用是一样的,哈希槽也是一样的,但是注意Entry,?>[]
这里用的居然是通配符,而不是K V
,也就意味着在取 entry 的时候,还需要强转类型,这也是非常神奇的地方;
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); }public Hashtable(int initialCapacity) { this(initialCapacity, 0.75f); }public Hashtable() { this(11, 0.75f); }public Hashtable(Map extends K, ? extends V> t) { this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f); putAll(t); }
如代码所示四个构造函数,主要就是为了初始化以上三个成员变量,但是注意table
的容量;熟悉HashMap
的肯定知道,HashMap
的容量要求是2的幂,目的是为了使用hash % length = hash & (length-1)
,优化哈希槽的定位;但是如上面代码所示Hashtable
的容量却不是,初始容量默认11,扩容是2倍加1;这样做的优缺点有什么呢:
缺点,不能利用“与”来优化哈希槽定位;
优点,减小了哈希冲突的几率(hashmap 的容量虽然是偶数,但是对哈希做了高位与低位,以及红黑树,使得即使hash冲突十分严重,性能也能得以保证);
三、重要方法
1. 哈希槽定位
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
哈希表中最重要的方法肯定是哈希槽定位,如上面的原因Hashtable
寻址的时候并不能做优化,所以只是用的典型除留余数法,(hash & 0x7FFFFFFF)
则是为了保证第一位符号位是0,也就是正数,保证最终的余数是正数;
2. get 方法
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; }
注意Hashtable
的所有方法都是synchronized
修饰的,所以Hashtable
是线程安全的容器;
代码很简单,就是得到哈希,计算哈希桶,再一次遍历链表;但是需要注意:
int hash = key.hashCode();
,这里是直接取的 key 的 hashCode,所以这里不能避免极端哈希的情况;另外就是不能使用可变 key (所有容器都不能使用可变 key),例如:
private static class A { String name; public A(String name) {this.name = name;} @Override public boolean equals(Object o) { ... } @Override public int hashCode() { ... } }private static void test01() { Map map = new Hashtable<>(); A a1 = new A("a"); A a2 = new A("a"); map.put(a1, "a"); map.put(a2, "a"); System.out.println(map.get(a1)); a1.name = "b"; System.out.println(map.get(a1)); }
// 打印:
a
null
3. put 方法
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") Entryentry = (Entry )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; }
Hashtable
的put
方法和HashMap
相比,就显得十分清晰,先判空,在查找,找到就替换,找不到就插入新节点;但是在插入顺序(后面会讲到),红黑树性能保证等方面也就不能和HashMap
相比了;另外这里取出来的Entry
也是进行了类型强制转换;
4. addEntry 方法
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) { modCount++; 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") Entrye = (Entry ) tab[index]; tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e); count++; }private static class Entry implements Map.Entry { final int hash; final K key; V value; Entry next; protected Entry(int hash, K key, V value, Entry next) { this.hash = hash; this.key = key; this.value = value; this.next = next; } ... }
这里添加元素的时候首先判断是否扩容,然后添加节点;值得注意的是添加的节点是直接放在哈希槽里的(tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
)大部分的 Map 实现都是将添加的节点放在链表尾部;所以Hashtable
中节点的相对顺序是不断变化的;
5. rehash 方法
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; } Entry,?>[] newMap = new Entry,?>[newCapacity]; modCount++; threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); table = newMap; for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) { for (Entryold = (Entry )oldMap[i] ; old != null ; ) { Entry e = old; old = old.next; int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity; e.next = (Entry )newMap[index]; newMap[index] = e; } } }
扩容的时候也是,先计算新容量,在得到一个新的哈希槽,然后将节点在依次放入;同添加节点一样是将节点直接放到哈希槽中,那么在扩容完毕之后,链表的相对顺序会反向;
总结
Hashtable
的 key 和 value 都不能为 null,在使用的时候需要判空。。。。蛋疼哈希值完全依赖 key 的
hashCode
方法,所以在使用的时候,需要额外注意Hashtable
的容量可以是任意值,默认是11,不能使用“与”来优化寻址Hashtable
的节点相对位置是不断变化的;Hashtable
是线程安全的。
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