JAVA深入集合--HashTable
程序员文章站
2022-07-12 16:01:14
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一、介绍
Hashtable 是早期实现的一个哈希存储方式的类，也就是键值对(key-value)的存放方式。实际上市键值对 和 链表的组合，相对同步安全的。
特点：
1.是key-value 方式存放的，并且是无序存放的
2.线程安全的，性能较低
3.key 不允许重复，否者会覆盖数据
4.key 不能为null,否者会空指针异常，
二、源码解析
public class Hashtable<K,V> extends Dictionary<K,V> implements Map<K,V>, Cloneable
1.继承了Dictionary，实现 Map接口，和 Cloneable，这里简单说一下。
Dictionary：JDK 1.6阐明是一个过时的，用于存键值对的抽象父类，定义了一些基本属性，有兴趣自己看API。后来建议去实现Map 接口，而不是扩展此类，估计是面向接口编程，怕太臃肿了。只有hashtable继承，不是到有啥用，早就该去掉了。
Map ：作为代替Dictionary 的出现，也是定义了键值对的一些方法，好处是便于各种键值对的类自己去实现，让代码更轻了。
Cloneable： 是克隆需要，Vactor 已经说了，就不多讲了。
2.主要构造方法：
// 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。
// 参数说明：
// initialCapacity : 初始容量，好比新建数组，最开始的长度多少，默认11
// loadFactor:增长因子，默认是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) {
// 初始长度小于0 必然异常
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
// 同上
if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
if (initialCapacity==0)
initialCapacity = 1;
this.loadFactor = loadFactor;
// table 实际上是 private transient Entry[] table;
// Entry 是一个内部键值对的内部类，下面说
// 可以看到，hashTabale 实际上就是一个 Entry[]的数组
table = new Entry[initialCapacity];
// 这里就是扩容的位置了，也就是会说你的数组容量超过了 下面这个数，默认就会扩容了
threshold = (int)(initialCapacity * loadFactor);
}
3.内部类Entry 解析：
private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
int hash;
K key;
V value;
// 链表的动作，Map 实际有键值对和链表组成，具体的将hash算法再讨论
Entry<K,V> next;
这里可以看到，这里是实现了Map.Entry 接口，定义了一些泛型属性，我们先看这个接口：
// Map 里面的内部接口
interface Entry<K,V> {
K getKey();
V getValue();
V setValue(V value);
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
}
// HashTable 内部类的主要方法。
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 ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());
}
}
这里可能有些疑惑，既然实现了Map 接口，里面的getKey,getValue 等方法，为什么要用内部类去实现Map 的Entry接口，从而进行实现呢？不是很麻烦吗？
这里我的理解是：提供了一个包含键值对的映射集，这东西更加方便我们进行迭代(遍历)，提供一种统一的迭代方式（Iterator），我们获得这个映射之后，可以同时获得 单个的键和值，并且迭代期间任何非自身的操作，都会报错，保证这个映射的唯一性，当然只能通过内部setValue(),进行设置值。
同时这个键值对在其他地方 有很灵活的使用，让你获得键 值 等个各种方式，更加灵活，后面会有
其实HashTbale 自身提供了 获得key 和value 的方式，请看源码：
// 获得values private transient volatile Collection<V> values = null;
// 这是获得所有值的方式
public Collection<V> values() {
if (values==null)
// 这里是通过一个内部，和 当前hashMap 对象，通过collection 方法获得值的集合
// 这里使用的是线程安全的方法
values = Collections.synchronizedCollection(new ValueCollection(),
this);
return values;
}
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();
}
}
顺便看看Collections.synchronizedCollection 源码：
static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c, Object mutex) {
return new SynchronizedCollection<T>(c, mutex);
}
final Collection<E> c; // Backing Collection
final Object mutex; // Object on which to synchronize
// 这里就只有一个赋值操作
SynchronizedCollection(Collection<E> c, Object mutex) {
this.c = c;
this.mutex = mutex;
}
从代码上看，相当于是把 ValueCollection 这个内部类 和hashtable 传入进去赋值给对象了。
1.ValueCollection 里面有iterator()，size() 等方法。这里相当于colleaction 方法里面有几乎所有
集合的基本方法接口，然后实现在各个集合里面。但是集合里面定义内部类 同样调用实现那些实现方 法的作用是为了将内部类 传回给colleaction ，让集合具有一种通用的访问这些元素的方法。
比如：Collection 定义集合可以看电影。hashtable 实现 用电脑看电影。 然后定义内部类，里面把用电脑看电影这种方式也放进去，然后可以送给Collection 集合，那么它就可以知道是用电脑看电影了。 也就是说，看电影这种举动很多集合都有，Collection 作为一种工具，只要任何其他集合传入一个方式过来，就可以调用各自的看电影的方式了。
2.参数this,实际上是一把对锁，实现线程安全的。这里看Collection 里面对这个内部类的操作就知道
// 这是获得，key 的集合 private transient volatile Set<K> keySet = null; // 上面的key,values private transient volatile Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;
public Set<K> keySet() {
if (keySet == null)
keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);
return keySet;
}
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);
}
// 多一个方法
public boolean remove(Object o) {
return Hashtable.this.remove(o) != null;
}
public void clear() {
Hashtable.this.clear();
}
}
这里你会发现，获得keys 和values方法几乎一样，只是这里多提供了一个remove 方法，
那么这两个相同的方法 是如何 分别获得key 和value 的呢?请看：
// 这是主要不同点：
public Iterator<K> iterator() {
return getIterator(KEYS);
}
public Iterator<K> iterator() {
return getIterator(VALUES);
}
// 这几个参数 对应了 ，返回的类型，表示 枚举
private static final int KEYS = 0;
private static final int VALUES = 1;
private static final int ENTRIES = 2;
// 方法，发现这里其实是返回的是一个内部类， count = 0 的也是内部类，这里不介绍了 ，里面就判// 定空值的，主要看Enumerator
private <T> Iterator<T> getIterator(int type) {
if (count == 0) {
return (Iterator<T>) emptyIterator;
} else {
return new Enumerator<T>(type, true);
}
private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> { // 里面的数组 Entry[] table = Hashtable.this.table; int index = table.length; // 键值对方式，内部类 Entry<K,V> entry = null; Entry<K,V> lastReturned = null; // 类型 int type; .... .... // 构造 Enumerator(int type, boolean iterator) { this.type = type; this.iterator = iterator; }
下面继续看看 type 这里在哪使用的：
// 在 获得下一个元素的时候 就能使用了
public T nextElement() {
Entry<K,V> et = entry;
int i = index;
// 将当前数组 给这个变量
Entry[] t = table;
/* Use locals for faster loop iteration */
// 循环遍历 数组，并将数组里面的Entry<K,V> 类型的元素赋值
while (et == null && i > 0) {
et = t[--i];
}
entry = et;
index = i;
if (et != null) {
Entry<K,V> e = lastReturned = entry;
// 获得为Entry<K,V> 类型的键值对
entry = e.next;
// 这里就可以返回 键 值 还是键值对了。这就明白当初定义内部类 Entry好处
return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
}
throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
}
当然还有我们常用的键值对 遍历方式：
public Set<K> keySet() {
if (keySet == null)
keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);
return keySet;
}
包括获得枚举类型key 的方式：
public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
}
看到这里相信你会发现，所有的都是通过 内部类Enumerator<T> 操作内部类 Entry 完成的。而提供的各种实现方式，也是通过内部类送到各种集合里面，统一的接口方法（size() 等等），这就完成了各种类型的集合，可以通过迭代器统一遍历。
下面介绍一下hashtable 其他的常用方法源码：
1.put(K key,V value):存放的方法
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
// 这里说明了值不能为空的
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry tab[] = table;
// 下面实际上通过 一些算法计算存放位置，具体hash 等算法的研究，以后专门讲解
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
// 这里通过hash 和 值的比较，如果重复就覆盖
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
V old = e.value;
e.value = value;
return old;
}
}
modCount++;
// 超过临界值，从新 计算
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
tab = table;
index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
}
// 存放值
// Creates the new entry.
Entry<K,V> e = tab[index];
tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
count++;
return null;
}
2. get(Object key)：通过键 获得值的方法：
public synchronized V get(Object key) {
Entry tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
// 和上面差不多，计算位置的
// PS:JDK 这里写得重复了， 代码还是可以提炼的嘛 呵呵
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;
}
3.containsValue(Object value),实际就是contains(Object value)
public synchronized boolean contains(Object value) {
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
Entry tab[] = table;
// 说白了就是一个Entry 内部元素遍历。简单的说 就是数组遍历啦
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;
}
4. containsKey(Object key)
public synchronized boolean containsKey(Object key) {
Entry tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
// 其实还是Entry 元素访问，数组遍历，当然这里 对key 进行了hash 比较，有些位置重复嘛
// PS：看来重复代码比较多，hashmap 估计会好很多
for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return true;
}
}
return false;
}
差不多 就介绍完了，其他方法，都类似的。
总结：
1.hashtable 是一种键值对存放的数据结构
2.它是有一个内部类 Entry 的的形式存放，将所有元素以Entry<K,V> 方式存放在数组table里面。
3.对集合的遍历都是通过内部类Enumerator 进行，并且Enumerator 其实操作的也是table数组，操作的也是Entry 。
4.这里面类的设计方法 还是比较灵活，值得学习和借鉴，内部类的使用，以及接口的各种实现。
5.PS：index 计算代码重复，而且计算方式过于简单，我们平时设计 应该设计成尽量不重复的hashcode.
至于hash 算法的研究，以后专门讲解。写得不好的地方希望，大家批评指正！小弟一定虚心修改！