Java集合篇：Hashtable原理详解（JDK1.8）

（本文使用的源码基于JDK1.8的）

一、Hashtable的基本方法：

这部分参考博客：https://blog.csdn.net/chenssy/article/details/22896871

1、定义：

HashTable在Java中的定义如下：

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

从中可以看出HashTable继承Dictionary类，实现Map接口。其中Dictionary类是任何可将键映射到相应值的类（如 Hashtable）的抽象父类。每个键和每个值都是一个对象。在任何一个 Dictionary 对象中，每个键至多与一个值相关联。Map是”key-value键值对”接口。

HashTable采用”拉链法”实现哈希表，它定义了几个重要的参数：table、count、threshold、loadFactor、modCount。

table：为一个Entry[]数组类型，Entry代表了“拉链”的节点，每一个Entry代表了一个键值对，哈希表的”key-value键值对”都是存储在Entry数组中的。

count：HashTable的大小，注意这个大小并不是HashTable的容器大小，而是他所包含Entry键值对的数量。

threshold：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：加载因子。

modCount：用来实现“fail-fast”机制的（也就是快速失败）。所谓快速失败就是在并发集合中，其进行迭代操作时，若有其他线程对其进行结构性的修改，这时迭代器会立马感知到，并且立即抛出ConcurrentModificationException异常，而不是等到迭代完成之后才告诉你已经出错了。

2、构造方法：

在HashTabel中存在4个构造函数。通过这4个构造函数我们构建出一个我想要的HashTable。

public Hashtable() {
        this(11, 0.75f);
    }

默认构造函数，容量为11，加载因子为0.75。

public Hashtable(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0.75f);
    }

用指定初始容量和默认的加载因子 (0.75) 构造一个新的空哈希表。

public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //验证初始容量
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        //验证加载因子
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
 
        if (initialCapacity==0)
            initialCapacity = 1;
        
        this.loadFactor = loadFactor;
        
        //初始化table，获得大小为initialCapacity的table数组
        table = new Entry[initialCapacity];
        //计算阀值
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
    }

用指定初始容量和指定加载因子构造一个新的空哈希表。

public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
        //设置table容器大小，其值==t.size * 2 + 1
        this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
        putAll(t);
    }

构造一个与给定的 Map 具有相同映射关系的新哈希表。

3、主要方法：

HashTable的API对外提供了许多方法，这些方法能够很好帮助我们操作HashTable，但是这里我只介绍两个最根本的方法：put、get。

（1）首先我们先看put方法：将指定 key 映射到此哈希表中的指定 value。注意这里键key和值value都不可为空。

public synchronized V put(K key, V value) {
        // 确保value不为null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
 
        /*
         * 确保key在table[]是不重复的
         * 处理过程：
         * 1、计算key的hash值，确认在table[]中的索引位置
         * 2、迭代index索引位置，如果该位置处的链表中存在一个一样的key，则替换其value，返回旧值
         */
        Entry tab[] = table;
        int hash = hash(key);    //计算key的hash值
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;     //确认该key的索引位置
        //迭代，寻找该key，替换
        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;
            }
        }
 
        modCount++;
        if (count >= threshold) {  //如果容器中的元素数量已经达到阀值，则进行扩容操作
            rehash();
            tab = table;
            hash = hash(key);
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        }
 
        // 在索引位置处插入一个新的节点
        Entry<K,V> e = tab[index];
        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        //容器中元素+1
        count++;
        return null;
    }

put方法的整个处理流程是：计算key的hash值，根据hash值获得key在table数组中的索引位置，然后迭代该key处的Entry链表（我们暂且理解为链表），若该链表中存在一个这个的key对象，那么就直接替换其value值即可，否则在将改key-value节点插入该index索引位置处。

Hashtable的扩容操作，在put方法中，如果需要向table[]中添加Entry元素，会首先进行容量校验，如果容量已经达到了阀值，HashTable就会进行扩容处理rehash()，如下:

protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;
        //元素
        Entry<K,V>[] oldMap = table;
 
        //新容量=旧容量 * 2 + 1
        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
            if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
                return;
            newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
        }
        
        //新建一个size = newCapacity 的HashTable
        Entry<K,V>[] newMap = new Entry[newCapacity];
 
        modCount++;
        //重新计算阀值
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
 
        table = newMap;
        //将原来的元素拷贝到新的HashTable中
        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;
            }
        }
    }

在这个rehash()方法中我们可以看到容量扩大两倍+1，同时需要将原来HashTable中的元素一一复制到新的HashTable中，这个过程是比较消耗时间的，同时还需要重新计算 index 的，毕竟容量已经变了。这里对阀值啰嗦一下：比如初始值11、加载因子默认0.75，那么这个时候阀值threshold=8，当容器中的元素达到8时，HashTable进行一次扩容操作，容量 = 8 * 2 + 1 =17，而阀值threshold=17*0.75 = 13，当容器元素再一次达到阀值时，HashTable还会进行扩容操作，依次类推。

（2）get方法就会比较简单，处理过程就是计算key的hash值，判断在table数组中的索引位置，然后迭代链表，匹配直到找到相对应key的value,若没有找到返回null。

public synchronized V get(Object key) {
        Entry tab[] = table;
        int hash = hash(key);
        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)) {
                return e.value;
            }
        }
        return null;
    }

二、Hashtable的三种遍历方式：

import java.util.Enumeration;
import java.util.Hashtable;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.Map.Entry;
 
public class HashTableTest {
	public static void main(String args[]){
		Hashtable<String, Integer> table = new Hashtable<String, Integer>();
		
		table.put("zhangsan", 22);
		table.put("lisi", 33);
		table.put("wangwu", 44);	
		
		//[1]Iterator遍历方式1--键值对遍历entrySet()
		Iterator<Entry<String, Integer>> iter = table.entrySet().iterator();
		while(iter.hasNext()){
			Map.Entry<String, Integer> entry = (Map.Entry<String, Integer>)iter.next();
			String key = entry.getKey();
			int value = entry.getValue();
			System.out.println("entrySet:"+key+" "+value);
		}
		
		System.out.println("====================================");
		
		//[2]Iterator遍历方式2--key键的遍历
		Iterator<String> iterator = table.keySet().iterator();
		while(iterator.hasNext()){
			String key = (String)iterator.next();
			int value = table.get(key);
			System.out.println("keySet:"+key+" "+value);
		}
		
		System.out.println("====================================");
		
		//[3]通过Enumeration来遍历Hashtable
		Enumeration<String> enu = table.keys();
		while(enu.hasMoreElements()) {
		    System.out.println("Enumeration:"+table.keys()+" "+enu.nextElement());
		} 	
	}
}

输出结果：
entrySet:zhangsan 22
entrySet:lisi 33
entrySet:wangwu 44
====================================
keySet:zhangsan 22
keySet:lisi 33
keySet:wangwu 44
====================================
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@139a55 zhangsan
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@1db9742 lisi
Enumeration:java.util.Hashtable$Enumerator@106d69c wangwu

三、Hashtable与HashMap的区别详解：

参考博客：https://blog.csdn.net/wangxing233/article/details/79452946?utm_source=blogxgwz5

1、继承的父类不同：

Hashtable继承的是Dictionary类，HashMap继承的是AbstractMap，但两者都实现了Map接口。

2、是否允许null：

HashMap可以允许存在一个 null 的 key 和任意个 null 的 value，不过建议尽量避免这样使用null作为 key，HashMap以null作为key时，总是存储在table数组的第一个节点上；Hashtable中的 key 和 value 都不允许为 null 。

在HashMap中，当get()方法返回null值时，可能是 HashMap中没有该键，也可能使该键所对应的值为null。因此，在HashMap中不能由get()方法来判断HashMap中是否存在某个键，而应该用containsKey()方法来判断。

（1）当HashMap遇到为null的key时，它会调用putForNullKey方法来进行处理。对于value没有进行任何处理，只要是对象都可以。

if (key == null)
            return putForNullKey(value);

（2）如果在Hashtable中有类似put(null,null)的操作，编译时可以通过，因为key和value都是Object类型，但运行时会抛出NullPointerException异常。

if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

3、Hashtable的方法是线程安全的，底层的每个方法都使用synchronized的），而HashMap的方法多线程不安全。

虽然HashMap不是线程安全的，但是它的效率会比Hashtable要好很多。当需要多线程操作的时候可以使用线程安全的ConcurrentHashMap。ConcurrentHashMap虽然也是线程安全的，但是它的效率比Hashtable要高好多倍。因为ConcurrentHashMap使用了分段锁，并不对整个数据进行锁定。

4、遍历不同：HashMap仅支持Iterator的遍历方式，Hashtable支持Iterator和Enumeration两种遍历方式。

（1）HashMap 的Iterator 使用的是fail-fast 迭代器，当有其他线程改变了 HashMap 的结构（增加、删除、修改元素），将会抛出ConcurrentModificationException。

（2）JDK8之前的版本中，Hashtable是没有fast-fail机制的。在JDK8及以后的版本中，HashTable也是使用fast-fail的，源码如下：

 if (expectedModCount != modCount) {
     throw new ConcurrentModificationException();
  }

modCount 的使用类似于并发编程中的 CAS( Compare and Swap) 技术，每次在发生增删改操作的时候，都会出现modCount++的动作，而modcount可以理解为是当前hashtable的状态。每发生一次操作，状态+1。设置这个状态，主要是用于hashtable 等容器类在迭代时，判断数据是否过时时使用的。尽管hashtable采用了原生的同步锁来保护数据安全。但是在出现迭代数据的时候，则无法保证边迭代，边正确操作。于是使用这个值来标记状态。一旦在迭代的过程中状态发生了改变，则会快速抛出一个异常，终止迭代行为。

5、是否提供contains方法：

（1）HashMap把Hashtable的contains()方法去掉了，改成containsValue 和 containsKey ，因为contains() 方法容易让人引起误解；

（2）Hashtable则保留了contains，containsValue 和 containsKey 三个方法，其中 contains 和 containsValue 功能相同。

6、内部实现使用的数值初始化和扩容方式不同：

（1）两者的默认负载因子都是0.75，但Hashtable扩容时，容量变为原来的2倍+1，HashMap扩容时，将容量变成原来的2倍；Hashtable在不制定容量的情况下默认容量是11，也就是说Hashtable会尽量使用素数、奇数，而HashMap 的默认容量为16，Hashtable不要求底层数组的容量为2的整数次幂，而 HashMap 要求一定为2的整数次幂。

（2）之所以会有这样的不同，是因为Hashtable和HashMap设计时的侧重点不同。Hashtable的侧重点是哈希的结果更加均匀，使得哈希冲突减少。当哈希表的大小为素数时，简单的取模哈希的结果会更加均匀。而HashMap则更加关注hash的计算效率问题。在取模计算时，如果模数是2的幂，那么我们可以直接使用位运算来得到结果，效率要大大高于做除法。HashMap为了加快hash的速度，将哈希表的大小固定为了2的幂。当然这引入了哈希分布不均匀的问题，所以HashMap为解决这问题，又对hash算法做了一些改动。这从而导致了Hashtable和HashMap的计算hash值的方法不同。

7、hash 值不同：

（1）Hashtable直接使用Object的hashCode()，hashCode是JDK根据对象的地址或者字符串或者数字算出来的int类型的数值，然后再使用去取模运算来获得最终的位置。这里一般先用 hash & 0x7FFFFFFF 后，再对length取模，&0x7FFFFFFF的目的是为了将负的hash值转化为正值，因为hash值有可能为负数，而 hash & 0x7FFFFFFF 后，只有符号外改变，而后面的位都不变。Hashtable在计算元素的位置时需要进行一次除法运算，而除法运算是比较耗时的。

 int hash = key.hashCode();
 int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

（2）为了提高计算效率，HashMap 将哈希表的大小固定为了2的幂，这样在取模预算时，不需要做除法，只需要做位运算。位运算比除法的效率要高很多。HashMap的效率虽然提高了，但是hash冲突却也增加了。因为它得出的hash值的低位相同的概率比较高，HashMap的效率虽然提高了，但是hash冲突却也增加了。因为它得出的hash值的低位相同的概率比较高。而计算位运算为了解决这个问题，HashMap重新根据hashcode计算hash值后，又对hash值做了一些运算来打散数据。使得取得的位置更加分散，从而减少了hash冲突。当然了，为了高效，HashMap只做了一些简单的位处理。从而不至于把使用2 的幂次方带来的效率提升给抵消掉。

  static final int hash(Object key) {
        int h;
        return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16);
    }

四、Hashtable 部分源码注释：

这部分摘自博客：https://blog.csdn.net/ns_code/article/details/36191279

package java.util;  
import java.io.*;  
public class Hashtable<K,V>  
extends Dictionary<K,V>  
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {  
// 保存key-value的数组。  
// Hashtable同样采用单链表解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表  
private transient Entry[] table;  
// Hashtable中键值对的数量  
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，用于fail-fast机制的实现  
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) {  
//注意，Hashtable中的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;  
//计算hash值，直接用key的hashCode代替
int hash = key.hashCode();    
// 计算在数组中的索引值 
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 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 
protected void rehash() {  
int oldCapacity = table.length;  
Entry[] oldMap = table;  
//创建新容量大小的Entry数组
int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1;  
Entry[] newMap = new Entry[newCapacity];  
modCount++;  
threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);  
table = newMap;  
//将“旧的Hashtable”中的元素复制到“新的Hashtable”中
for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {  
for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {  
Entry<K,V> e = old;  
old = old.next;  
//重新计算index
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”，
// 将“修改统计数”+1  
modCount++;  
//  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();  
tab = table;  
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;  
}  
//将新的key-value对插入到tab[index]处（即链表的头结点）
Entry<K,V> e = tab[index];         
tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);  
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;  
//从table[index]链表中找出要删除的节点，并删除该节点。
//因为是单链表，因此要保留带删节点的前一个节点，才能有效地删除节点
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) {   
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。 
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，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，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，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Entry的hashCode  
// 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”。  
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");  
}  
}  
}

发布者：全栈程序员-用户IM，转载请注明出处：https://javaforall.cn/114663.html原文链接：https://javaforall.cn

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