2023-01-14  阅读(242)
原文作者: HelloWorld_EE 原文地址:https://blog.csdn.net/u010412719/category_6159934_2.html

《Java源码分析》:Hashtable

Hashtable类的实现也是基于“数组和链表”来实现的。

Hashtable的继承关系为:

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

继承的是Dictionary类,实现了Map、Cloneable、Serializable。

注意:这也是Hashtable和HashMap第一个不同的地方,HashMap实现的是AbstractMap类。

1、Hashtable的几个属性

1)、private transient Entry<?,?>[] table;//用来实现Hashtable所借助的数组,默认大小为11.

注意:这是Hashtable与HashMap第二个不同的地方,Hashtable的默认容量大小为11,HashMap的默认容量大小为16且扩容的大小必须一直是2的幂次方。

2)、private transient int count;//用来记录table数组中存储元素的个数

3)、private int threshold;//扩容的门限,即如果数组table中存储的元素个数大于threshold,则扩大数组table的大小

4)、private float loadFactor;//加载因子,默认值为0.75f,扩容门线threshold的值等于loadFactor与数组table的容量的乘积.

2、Hashtable的构造函数

        /*
        *我们获得的hashtable对象,无论有参数,无参数的 最终都调用的这个构造
        *initialCapacity为初始容量,默认大小为 11
        *loadFactor为加载因子,默认大小为0.75f,好比是你的内容超过了 总长度了75%,就会自动扩容 
        */
        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];
            //扩容门限
            threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        }

Hashtable几个常见的方法

1、put(K key, V value)

put方法存储数据的思想如下:首先根据拿到key的hashcode,然后根据hashCode找到此元素即将要存储的位置index.如果位置index已经有元素链表了,则在此链表中,寻找是否有key已经存在了,如果存在,则更新value值,如果不存在,则将此value存储在index位置上。

源码如下:

从源码中可以看到,put方法首先检查value是否为null,如果为空,则抛异常。

注意:这也是Hashtable与HashMap的另一个不同点,在HashMap中,null可以作为键,这样的键只有一个;可以有一个或多个键所对应的值为null。

另一个区别

在Hashtable中所有的方法都是用synchronized关键字进行了同步,而HashMap中的方法在缺省情况下是非同步的。在多线程并发的环境下,可以直接使用Hashtable,但是要使用HashMap的话就要自己增加同步处理了。

        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];
            //如果数组table中有值,则检查下是否有此key,如果有,则更新value
            for(; entry != null ; entry = entry.next) {
                if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
                    V old = entry.value;
                    entry.value = value;
                    return old;
                }
            }
            //如果没有此key,则添加此节点
            addEntry(hash, key, value, index);
            return null;
        }

在上面的put方法中在添加新节点时,调用了addEntry方法,下面就来看下这个方法的源码,看看这个方法是如何将一个节点添加到数组table中的。

2、addEntry(int hash, K key, V value, int index)

给数组table的index位置添加元素。

思想如下:首先检查下数组table存储的元素个数是否大于扩容门限threshold.如果大于,则扩容,扩容之后,重新获取key的hashcode,并根据hashcode重新计算要存储的位置index.最后将要存储的数据存储到table[index]中。这里要注意的一点是,如果table[index]中已经有其它元素了,那么在同一个位子上的元素将以链表的形式存放,新加入的放在链头,最先加入的放在链尾。

源码如下:(在代码中进行了一定的注释)

        private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
            modCount++;
    
            Entry<?,?> tab[] = table;
            //检查数组table中存储的数据个数>=门限,如果大于等于,则对数组进行扩容
            if (count >= threshold) {
                // Rehash the table if the threshold is exceeded
                rehash();
                //扩容之后,对key的hashcode、以及即将要存储的位置index重新进行更新
                tab = table;
                hash = key.hashCode();
                index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
            }
    
            // Creates the new entry.
            @SuppressWarnings("unchecked")
            //获取table数组在index的元素,如果非空,则新节点放在这个节点的前面,成为新的链表头
            Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
            tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
            count++;
        }

由于addEntry方法里面有一个rehash方法,rehash方法是用来对数组table进行扩容的,下面我们来看看这个方法里面是如何来实现的。

3、rehash()

rehash方法的实现思想如下:首先对原来的长度乘以2+1就为即将扩容的长度。然后新建一个newCapacity的数组,将原来的table数组的元素拷贝到新的数组中去即可。

具体实现源码如下:

        private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        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 (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;
                }
            }
        }

4、内部类Entry

内部类Entry,都说Hashtable是数组和链表的结合体,而Entry就类似于起着链表的作用。

源码如下:(比较简单)

        private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
            final int hash;
            final K key;
            V value;
            Entry<K,V> next;
    
            protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
                this.hash = hash;
                this.key =  key;
                this.value = value;
                this.next = next;
            }
    
            @SuppressWarnings("unchecked")
            protected Object clone() {
                return new Entry<>(hash, key, value,
                                      (next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone()));
            }
    
            // Map.Entry Ops
    
            public K getKey() {
                return key;
            }
    
            public V getValue() {
                return value;
            }
    
            public V setValue(V value) {
                if (value == null)
                    throw new NullPointerException();
    
                V oldValue = this.value;
                this.value = value;
                return oldValue;
            }
    
            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 ^ Objects.hashCode(value);
            }
    
            public String toString() {
                return key.toString()+"="+value.toString();
            }
        }

5、get方法

上面说了put方法,我们也就不得不说下get方法了

get方法的思想也比较简单,如下:首先获取key的hashcode,然后根据hashcode得到存储位置index,最后在table[index]取出元素即可,不过要注意的是,这里可能存储了多个元素构成了一个链表,因此要进行一个key和hash的判断。

        @SuppressWarnings("unchecked")
        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;
        }

以上基本就对Hashtable有了一个大致的了解,而类似于remove、contain方法都比较简单,这里不再进行介绍。

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