Java的HashMap和HashTable有什么用

這篇文章主要講解了“Java的HashMap和HashTable有什么用”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來(lái)研究和學(xué)習(xí)“Java的HashMap和HashTable有什么用”吧！

HashMap

HashMap也是我們使用非常多的Collection，它是基于哈希表的 Map 接口的實(shí)現(xiàn)，以key-value的形式存在。在HashMap中，key-value總是會(huì)當(dāng)做一個(gè)整體來(lái)處理，系統(tǒng)會(huì)根據(jù)hash算法來(lái)來(lái)計(jì)算key-value的存儲(chǔ)位置，我們總是可以通過(guò)key快速地存、取value。

定義

HashMap實(shí)現(xiàn)了Map接口，繼承AbstractMap。其中Map接口定義了鍵映射到值的規(guī)則，而AbstractMap類(lèi)提供 Map 接口的骨干實(shí)現(xiàn)，以最大限度地減少實(shí)現(xiàn)此接口所需的工作，其實(shí)AbstractMap類(lèi)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了Map，這里標(biāo)注Map LZ覺(jué)得應(yīng)該是更加清晰吧！

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable

構(gòu)造函數(shù)

  HashMap提供了三個(gè)構(gòu)造函數(shù)：
  HashMap()：構(gòu)造一個(gè)具有默認(rèn)初始容量 (16) 和默認(rèn)加載因子 (0.75) 的空 HashMap。
  HashMap(int initialCapacity)：構(gòu)造一個(gè)帶指定初始容量和默認(rèn)加載因子 (0.75) 的空 HashMap。
  HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)：構(gòu)造一個(gè)帶指定初始容量和加載因子的空 HashMap。

在這里提到了兩個(gè)參數(shù)：初始容量，加載因子。

這兩個(gè)參數(shù)是影響HashMap性能的重要參數(shù)，其中容量表示哈希表中桶的數(shù)量，初始容量是創(chuàng)建哈希表時(shí)的容量，加載因子是哈希表在其容量自動(dòng)增加之前可以達(dá)到多滿的一種尺度，它衡量的是一個(gè)散列表的空間的使用程度，負(fù)載因子越大表示散列表的裝填程度越高，反之愈小。

對(duì)于使用鏈表法的散列表來(lái)說(shuō)，查找一個(gè)元素的平均時(shí)間是O(1+a)，因此如果負(fù)載因子越大，對(duì)空間的利用更充分，然而后果是查找效率的降低；如果負(fù)載因子太小，那么散列表的數(shù)據(jù)將過(guò)于稀疏，對(duì)空間造成嚴(yán)重浪費(fèi)。系統(tǒng)默認(rèn)負(fù)載因子為0.75，一般情況下我們是無(wú)需修改的。

HashMap是一種支持快速存取的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，要了解它的性能必須要了解它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

我們知道在Java中最常用的兩種結(jié)構(gòu)是數(shù)組和模擬指針(引用)，幾乎所有的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)都可以利用這兩種來(lái)組合實(shí)現(xiàn)，HashMap也是如此。實(shí)際上HashMap是一個(gè)“鏈表散列”，如下是它的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：

HashMap數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)圖

下圖的table數(shù)組的每個(gè)格子都是一個(gè)桶。負(fù)載因子就是map中的元素占用的容量百分比。比如負(fù)載因子是0.75，初始容量（桶數(shù)量）為16時(shí)，那么允許裝填的元素最大個(gè)數(shù)就是16*0.75 = 12，這個(gè)最大個(gè)數(shù)也被成為閾值，就是map中定義的threshold。超過(guò)這個(gè)閾值時(shí)，map就會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容。

從上圖我們可以看出HashMap底層實(shí)現(xiàn)還是數(shù)組，只是數(shù)組的每一項(xiàng)都是一條鏈。其中參數(shù)initialCapacity就代表了該數(shù)組的長(zhǎng)度。下面為HashMap構(gòu)造函數(shù)的源碼：

public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //初始容量不能<0
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: "
                    + initialCapacity);
        //初始容量不能 > 最大容量值，HashMap的最大容量值為2^30
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //負(fù)載因子不能 < 0
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: "
                    + loadFactor);
        // 計(jì)算出大于 initialCapacity 的最小的 2 的 n 次方值。
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;
        
        this.loadFactor = loadFactor;
        //設(shè)置HashMap的容量極限，當(dāng)HashMap的容量達(dá)到該極限時(shí)就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作
        threshold = (int) (capacity * loadFactor);
        //初始化table數(shù)組，也就是桶數(shù)組。
        table = new Entry[capacity];
        init();
    }
      從源碼中可以看出，每次新建一個(gè)HashMap時(shí)，都會(huì)初始化一個(gè)table數(shù)組。table數(shù)組的元素為Entry節(jié)點(diǎn)。
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        Entry<K,V> next;
        final int hash;
        /**
         * Creates new entry.
         */
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }
        .......
    }
      其中Entry為HashMap的內(nèi)部類(lèi)，它包含了鍵key、值value、下一個(gè)節(jié)點(diǎn)next，以及hash值，這是非常重要的，正是由于Entry才構(gòu)成了table數(shù)組的項(xiàng)為鏈表。
      上面簡(jiǎn)單分析了HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，下面將探討HashMap是如何實(shí)現(xiàn)快速存取的。

存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)：put(key,vlaue)

  首先我們先看源碼
public V put(K key, V value) {
        //當(dāng)key為null，調(diào)用putForNullKey方法，保存null與table第一個(gè)位置中，這是HashMap允許為null的原因
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        //計(jì)算key的hash值，此處對(duì)原來(lái)元素的hashcode進(jìn)行了再次hash
        int hash = hash(key.hashCode());                  ------(1)
        //計(jì)算key hash 值在 table 數(shù)組中的位置
        int i = indexFor(hash, table.length);             ------(2)
        //從i出開(kāi)始迭代 e,找到 key 保存的位置
        for (Entry<K, V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            //判斷該條鏈上是否有hash值相同的(key相同)
            //若存在相同，則直接覆蓋value，返回舊value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;    //舊值 = 新值
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;     //返回舊值
            }
        }
        //修改次數(shù)增加1
        modCount++;
        //將key、value添加至i位置處
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

通過(guò)源碼我們可以清晰看到HashMap保存數(shù)據(jù)的過(guò)程為：首先判斷key是否為null，若為null，則直接調(diào)用putForNullKey方法。

若不為空則先計(jì)算key的hash值，然后根據(jù)hash值搜索在table數(shù)組中的索引位置，如果table數(shù)組在該位置處有元素，則通過(guò)比較是否存在相同的key，若存在則覆蓋原來(lái)key的value，==否則將該元素保存在鏈頭（最先保存的元素放在鏈尾）==。

若table在該處沒(méi)有元素，則直接保存。這個(gè)過(guò)程看似比較簡(jiǎn)單，其實(shí)深有內(nèi)幕。有如下幾點(diǎn)：

1、 先看迭代處。此處迭代原因就是為了防止存在相同的key值，若發(fā)現(xiàn)兩個(gè)hash值（key）相同時(shí)，HashMap的處理方式是用新value替換舊value，這里并沒(méi)有處理key，這就解釋了HashMap中沒(méi)有兩個(gè)相同的key。

2、 在看（1）、（2）處。這里是HashMap的精華所在。首先是hash方法，該方法為一個(gè)純粹的數(shù)學(xué)計(jì)算，就是計(jì)算h的hash值。

static int hash(int h) {
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

我們知道對(duì)于HashMap的table而言，數(shù)據(jù)分布需要均勻（最好每項(xiàng)都只有一個(gè)元素，這樣就可以直接找到），不能太緊也不能太松，太緊會(huì)導(dǎo)致查詢速度慢，太松則浪費(fèi)空間。計(jì)算hash值后，怎么才能保證table元素分布均與呢？我們會(huì)想到取模，但是由于取模的消耗較大，HashMap是這樣處理的：調(diào)用indexFor方法。

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

HashMap的底層數(shù)組長(zhǎng)度總是2的n次方，在構(gòu)造函數(shù)中存在：capacity <<= 1;這樣做總是能夠保證HashMap的底層數(shù)組長(zhǎng)度為2的n次方。當(dāng)length為2的n次方時(shí)，h&(length - 1)就相當(dāng)于對(duì)length取模，而且速度比直接取?？斓枚啵@是HashMap在速度上的一個(gè)優(yōu)化。

這是因?yàn)樗麄冊(cè)谂c14進(jìn)行&運(yùn)算時(shí)，得到的結(jié)果最后一位永遠(yuǎn)都是0，即0001、0011、0101、0111、1001、1011、1101、1111位置處是不可能存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的，空間減少，進(jìn)一步增加碰撞幾率，這樣就會(huì)導(dǎo)致查詢速度慢。

而當(dāng)length = 16時(shí)，length – 1 = 15 即1111，那么進(jìn)行低位&運(yùn)算時(shí)，值總是與原來(lái)hash值相同，而進(jìn)行高位運(yùn)算時(shí)，其值等于其低位值。所以說(shuō)當(dāng)length = 2^n時(shí)，不同的hash值發(fā)生碰撞的概率比較小，這樣就會(huì)使得數(shù)據(jù)在table數(shù)組中分布較均勻，查詢速度也較快。

這里我們?cè)賮?lái)復(fù)習(xí)put的流程：當(dāng)我們想一個(gè)HashMap中添加一對(duì)key-value時(shí)，系統(tǒng)首先會(huì)計(jì)算key的hash值，然后根據(jù)hash值確認(rèn)在table中存儲(chǔ)的位置。若該位置沒(méi)有元素，則直接插入。否則迭代該處元素鏈表并依此比較其key的hash值。

如果兩個(gè)hash值相等且key值相等(e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))),則用新的Entry的value覆蓋原來(lái)節(jié)點(diǎn)的value。如果兩個(gè)hash值相等但key值不等 ，則將該節(jié)點(diǎn)插入該鏈表的鏈頭。具體的實(shí)現(xiàn)過(guò)程見(jiàn)addEntry方法，如下：

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        //獲取bucketIndex處的Entry
        Entry<K, V> e = table[bucketIndex];
        //將新創(chuàng)建的 Entry 放入 bucketIndex 索引處，并讓新的 Entry 指向原來(lái)的 Entry 
        table[bucketIndex] = new Entry<K, V>(hash, key, value, e);
        //若HashMap中元素的個(gè)數(shù)超過(guò)極限了，則容量擴(kuò)大兩倍
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

這個(gè)方法中有兩點(diǎn)需要注意：

后面添加的entry反而會(huì)接到前面。

一、是鏈的產(chǎn)生。

這是一個(gè)非常優(yōu)雅的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)總是將新的Entry對(duì)象添加到bucketIndex處。如果bucketIndex處已經(jīng)有了對(duì)象，那么新添加的Entry對(duì)象將指向原有的Entry對(duì)象，形成一條Entry鏈，但是若bucketIndex處沒(méi)有Entry對(duì)象，也就是e==null,那么新添加的Entry對(duì)象指向null，也就不會(huì)產(chǎn)生Entry鏈了。

二、擴(kuò)容問(wèn)題。

隨著HashMap中元素的數(shù)量越來(lái)越多，發(fā)生碰撞的概率就越來(lái)越大，所產(chǎn)生的鏈表長(zhǎng)度就會(huì)越來(lái)越長(zhǎng)，這樣勢(shì)必會(huì)影響HashMap的速度，為了保證HashMap的效率，系統(tǒng)必須要在某個(gè)臨界點(diǎn)進(jìn)行擴(kuò)容處理。

該臨界點(diǎn)在當(dāng)HashMap中元素的數(shù)量等于table數(shù)組長(zhǎng)度*加載因子。但是擴(kuò)容是一個(gè)非常耗時(shí)的過(guò)程，因?yàn)樗枰匦掠?jì)算這些數(shù)據(jù)在新table數(shù)組中的位置并進(jìn)行復(fù)制處理。所以如果我們已經(jīng)預(yù)知HashMap中元素的個(gè)數(shù)，那么預(yù)設(shè)元素的個(gè)數(shù)能夠有效的提高HashMap的性能。

JDK1.8的hashmap：put方法

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
                   boolean evict) {
        Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
        if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
            n = (tab = resize()).length;
        if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
            tab[i] = newNode(hash, key, value, null);
        else {
            Node<K,V> e; K k;
            if (p.hash == hash &&
                ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                e = p;
                //如果p是紅黑樹(shù)節(jié)點(diǎn)，則用另外的處理方法
            else if (p instanceof TreeNode)
                e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value);
            else {
                for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                    if ((e = p.next) == null) {
                        p.next = newNode(hash, key, value, null);
                        if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        //當(dāng)鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)超過(guò)8個(gè)，則直接進(jìn)行紅黑樹(shù)化。
                            treeifyBin(tab, hash);
                        break;
                    }
                    if (e.hash == hash &&
                        ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                        break;
                    p = e;
                }
            }
            if (e != null) { // existing mapping for key
                V oldValue = e.value;
                if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                    e.value = value;
                afterNodeAccess(e);
                return oldValue;
            }
        }
        ++modCount;
        if (++size > threshold)
            resize();
        afterNodeInsertion(evict);
        return null;
    }

JDK1.8在鏈表長(zhǎng)度超過(guò)8時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)換為紅黑樹(shù)。 轉(zhuǎn)換方法如下：

final void treeifyBin(Node<K,V>[] tab, int hash) {
        int n, index; Node<K,V> e;
        if (tab == null || (n = tab.length) < MIN_TREEIFY_CAPACITY)
        //如果節(jié)點(diǎn)數(shù)變小小于紅黑樹(shù)的節(jié)點(diǎn)數(shù)閾值時(shí)，調(diào)整空間
            resize();
        else if ((e = tab[index = (n - 1) & hash]) != null) {
            TreeNode<K,V> hd = null, tl = null;
            do {
            //該方法直接返回一個(gè)紅黑樹(shù)結(jié)點(diǎn)。
                TreeNode<K,V> p = replacementTreeNode(e, null);
                if (tl == null)
                    hd = p;
                else {
                //從鏈表頭開(kāi)始依次插入紅黑樹(shù)
                    p.prev = tl;
                    tl.next = p;
                }
                tl = p;
            } while ((e = e.next) != null);
            if ((tab[index] = hd) != null)
                hd.treeify(tab);
        }
    }
    
        // For treeifyBin
TreeNode<K,V> replacementTreeNode(Node<K,V> p, Node<K,V> next) {
    return new TreeNode<>(p.hash, p.key, p.value, next);
}

擴(kuò)容

final Node<K,V>[] resize() {
        Node<K,V>[] oldTab = table;
        int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
        int oldThr = threshold;
        int newCap, newThr = 0;
        if (oldCap > 0) {
            //如果原容量大于最大空間，則讓閾值為最大值。因?yàn)椴荒茉贁U(kuò)容了，最大容量就是整數(shù)最大值。
            if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
                threshold = Integer.MAX_VALUE;
                return oldTab;
            }
            //兩倍擴(kuò)容，閾值也跟著變?yōu)閮杀?
            else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                     oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
                newThr = oldThr << 1; // double threshold
        }
        else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
            newCap = oldThr;
        else {               // zero initial threshold signifies using defaults
            newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
            newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
        }
        if (newThr == 0) {
            float ft = (float)newCap * loadFactor;
            newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                      (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
        }
        threshold = newThr;
        @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
            Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
        table = newTab;
        if (oldTab != null) {
            for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
                Node<K,V> e;
                if ((e = oldTab[j]) != null) {
                    oldTab[j] = null;
                    if (e.next == null)
                        //當(dāng)后面沒(méi)有節(jié)點(diǎn)時(shí)，直接插入即可 //每個(gè)元素重新計(jì)算索引位置，此處的hash值并沒(méi)有變，只是改變索引值
                        newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                    else if (e instanceof TreeNode)
                        ((TreeNode<K,V>)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                    else { // preserve order
                    //否則，就從頭到尾依次將節(jié)點(diǎn)進(jìn)行索引然后插入新數(shù)組，這樣插入后的鏈表順序會(huì)和原來(lái)的順序相反。
                        Node<K,V> loHead = null, loTail = null;
                        Node<K,V> hiHead = null, hiTail = null;
                        Node<K,V> next;
                        do {
                            next = e.next;
                            if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                                if (loTail == null)
                                    loHead = e;
                                else
                                    loTail.next = e;
                                loTail = e;
                            }
                            else {
                                if (hiTail == null)
                                    hiHead = e;
                                else
                                    hiTail.next = e;
                                hiTail = e;
                            }
                        } while ((e = next) != null);
                        if (loTail != null) {
                            loTail.next = null;
                            newTab[j] = loHead;
                        }
                        if (hiTail != null) {
                            hiTail.next = null;
                            newTab[j + oldCap] = hiHead;
                        }
                    }
                }
            }
        }
        return newTab;
    }

讀取實(shí)現(xiàn)：get(key)

        相對(duì)于HashMap的存而言，取就顯得比較簡(jiǎn)單了。通過(guò)key的hash值找到在table數(shù)組中的索引處的Entry，然后返回該key對(duì)應(yīng)的value即可。
public V get(Object key) {
        // 若為null，調(diào)用getForNullKey方法返回相對(duì)應(yīng)的value
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        // 根據(jù)該 key 的 hashCode 值計(jì)算它的 hash 碼  
        int hash = hash(key.hashCode());
        // 取出 table 數(shù)組中指定索引處的值
        for (Entry<K, V> e = table[indexFor(hash, table.length)]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            //若搜索的key與查找的key相同，則返回相對(duì)應(yīng)的value
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        return null;
    }

在這里能夠根據(jù)key快速的取到value除了和HashMap的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)密不可分外，還和Entry有莫大的關(guān)系，在前面就提到過(guò)，HashMap在存儲(chǔ)過(guò)程中并沒(méi)有將key，value分開(kāi)來(lái)存儲(chǔ)，而是當(dāng)做一個(gè)整體key-value來(lái)處理的，這個(gè)整體就是Entry對(duì)象。

同時(shí)value也只相當(dāng)于key的附屬而已。在存儲(chǔ)的過(guò)程中，系統(tǒng)根據(jù)key的hashcode來(lái)決定Entry在table數(shù)組中的存儲(chǔ)位置，在取的過(guò)程中同樣根據(jù)key的hashcode取出相對(duì)應(yīng)的Entry對(duì)象。

在java中與有兩個(gè)類(lèi)都提供了一個(gè)多種用途的hashTable機(jī)制，他們都可以將可以key和value結(jié)合起來(lái)構(gòu)成鍵值對(duì)通過(guò)put(key,value)方法保存起來(lái)，然后通過(guò)get(key)方法獲取相對(duì)應(yīng)的value值。

HashTable

一個(gè)是前面提到的HashMap，還有一個(gè)就是馬上要講解的HashTable。對(duì)于HashTable而言，它在很大程度上和HashMap的實(shí)現(xiàn)差不多，如果我們對(duì)HashMap比較了解的話，對(duì)HashTable的認(rèn)知會(huì)提高很大的幫助。他們兩者之間只存在幾點(diǎn)的不同，這個(gè)后面會(huì)闡述。

定義

  HashTable在Java中的定義如下：
public class Hashtable<K,V>
    extends Dictionary<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
      從中可以看出HashTable繼承Dictionary類(lèi)，實(shí)現(xiàn)Map接口。其中Dictionary類(lèi)是任何可將鍵映射到相應(yīng)值的類(lèi)（如 Hashtable）的抽象父類(lèi)。每個(gè)鍵和每個(gè)值都是一個(gè)對(duì)象。在任何一個(gè) Dictionary 對(duì)象中，每個(gè)鍵至多與一個(gè)值相關(guān)聯(lián)。Map是"key-value鍵值對(duì)"接口。
  HashTable采用"拉鏈法"實(shí)現(xiàn)哈希表，它定義了幾個(gè)重要的參數(shù)：table、count、threshold、loadFactor、modCount。
  table：為一個(gè)Entry[]數(shù)組類(lèi)型，Entry代表了“拉鏈”的節(jié)點(diǎn)，每一個(gè)Entry代表了一個(gè)鍵值對(duì)，哈希表的"key-value鍵值對(duì)"都是存儲(chǔ)在Entry數(shù)組中的。
  count：HashTable的大小，注意這個(gè)大小并不是HashTable的容器大小，而是他所包含Entry鍵值對(duì)的數(shù)量。
  threshold：Hashtable的閾值，用于判斷是否需要調(diào)整Hashtable的容量。threshold的值="容量*加載因子"。
  loadFactor：加載因子。
  modCount：用來(lái)實(shí)現(xiàn)“fail-fast”機(jī)制的（也就是快速失?。Ｋ^快速失敗就是在并發(fā)集合中，其進(jìn)行迭代操作時(shí)，若有其他線程對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)性的修改，這時(shí)迭代器會(huì)立馬感知到，并且立即拋出ConcurrentModificationException異常，而不是等到迭代完成之后才告訴你（你已經(jīng)出錯(cuò)了）。

構(gòu)造方法

  在HashTabel中存在5個(gè)構(gòu)造函數(shù)。通過(guò)這5個(gè)構(gòu)造函數(shù)我們構(gòu)建出一個(gè)我想要的HashTable。
public Hashtable() {
        this(11, 0.75f);
    }
      默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)，容量為11，加載因子為0.75。
public Hashtable(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0.75f);
    }
      用指定初始容量和默認(rèn)的加載因子 (0.75) 構(gòu)造一個(gè)新的空哈希表。
public Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor) {
        //驗(yàn)證初始容量
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        //驗(yàn)證加載因子
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Load: "+loadFactor);
        if (initialCapacity==0)
            initialCapacity = 1;
        this.loadFactor = loadFactor;
        //初始化table，獲得大小為initialCapacity的table數(shù)組
        table = new Entry[initialCapacity];
        //計(jì)算閥值
        threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        //初始化HashSeed值
        initHashSeedAsNeeded(initialCapacity);
    }

用指定初始容量和指定加載因子構(gòu)造一個(gè)新的空哈希表。其中initHashSeedAsNeeded方法用于初始化hashSeed參數(shù)，其中hashSeed用于計(jì)算key的hash值，它與key的hashCode進(jìn)行按位異或運(yùn)算。這個(gè)hashSeed是一個(gè)與實(shí)例相關(guān)的隨機(jī)值，主要用于解決hash沖突。

private int hash(Object k) {
        return hashSeed ^ k.hashCode();
    }

構(gòu)造一個(gè)與給定的 Map 具有相同映射關(guān)系的新哈希表。

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

主要方法

HashTable的API對(duì)外提供了許多方法，這些方法能夠很好幫助我們操作HashTable，但是這里我只介紹兩個(gè)最根本的方法：put、get。

  首先我們先看put方法：將指定 key 映射到此哈希表中的指定 value。注意這里鍵key和值value都不可為空。
public synchronized V put(K key, V value) {
        // 確保value不為null
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }
        /*
         * 確保key在table[]是不重復(fù)的
         * 處理過(guò)程：
         * 1、計(jì)算key的hash值，確認(rèn)在table[]中的索引位置
         * 2、迭代index索引位置，如果該位置處的鏈表中存在一個(gè)一樣的key，則替換其value，返回舊值
         */
        Entry tab[] = table;
        int hash = hash(key);    //計(jì)算key的hash值
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;     //確認(rèn)該key的索引位置
        //迭代，尋找該key，替換
        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?cái)?shù)量已經(jīng)達(dá)到閥值，則進(jìn)行擴(kuò)容操作
            rehash();
            tab = table;
            hash = hash(key);
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        }
        // 在索引位置處插入一個(gè)新的節(jié)點(diǎn)
        Entry<K,V> e = tab[index];
        tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
        //容器中元素+1
        count++;
        return null;
    }

put方法的整個(gè)處理流程是：計(jì)算key的hash值，根據(jù)hash值獲得key在table數(shù)組中的索引位置，然后迭代該key處的Entry鏈表（我們暫且理解為鏈表），若該鏈表中存在一個(gè)這個(gè)的key對(duì)象，那么就直接替換其value值即可，否則在將改key-value節(jié)點(diǎn)插入該index索引位置處。如下：

首先我們假設(shè)一個(gè)容量為5的table，存在8、10、13、16、17、21。他們?cè)趖able中位置如下：

然后我們插入一個(gè)數(shù)：put(16,22)，key=16在table的索引位置為1，同時(shí)在1索引位置有兩個(gè)數(shù)，程序?qū)υ摗版湵怼边M(jìn)行迭代，發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)key=16,這時(shí)要做的工作就是用newValue=22替換oldValue16，并將oldValue=16返回。

在put(33,33)，key=33所在的索引位置為3，并且在該鏈表中也沒(méi)有存在某個(gè)key=33的節(jié)點(diǎn)，所以就將該節(jié)點(diǎn)插入該鏈表的第一個(gè)位置。

在HashTabled的put方法中有兩個(gè)地方需要注意：

1、HashTable的擴(kuò)容操作，在put方法中，如果需要向table[]中添加Entry元素，會(huì)首先進(jìn)行容量校驗(yàn)，如果容量已經(jīng)達(dá)到了閥值，HashTable就會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容處理rehash()，如下:

protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;
        //元素
        Entry<K,V>[] oldMap = table;
        //新容量=舊容量 * 2 + 1
        int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
            if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
                return;
            newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
        }
        //新建一個(gè)size = newCapacity 的HashTable
        Entry<K,V>[] newMap = new Entry[];
        modCount++;
        //重新計(jì)算閥值
        threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
        //重新計(jì)算hashSeed
        boolean rehash = initHashSeedAsNeeded(newCapacity);
        table = newMap;
        //將原來(lái)的元素拷貝到新的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;
                if (rehash) {
                    e.hash = hash(e.key);
                }
                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
                e.next = newMap[index];
                newMap[index] = e;
            }
        }
    }

在這個(gè)rehash()方法中我們可以看到容量擴(kuò)大兩倍+1，同時(shí)需要將原來(lái)HashTable中的元素一一復(fù)制到新的HashTable中，這個(gè)過(guò)程是比較消耗時(shí)間的，同時(shí)還需要重新計(jì)算hashSeed的，畢竟容量已經(jīng)變了。

這里對(duì)閥值啰嗦一下：比如初始值11、加載因子默認(rèn)0.75，那么這個(gè)時(shí)候閥值threshold=8，當(dāng)容器中的元素達(dá)到8時(shí)，HashTable進(jìn)行一次擴(kuò)容操作，容量 = 8 * 2 + 1 =17，而閥值threshold=17*0.75 = 13，當(dāng)容器元素再一次達(dá)到閥值時(shí)，HashTable還會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容操作，依次類(lèi)推。

下面是計(jì)算key的hash值，這里hashSeed發(fā)揮了作用。

private int hash(Object k) {
        return hashSeed ^ k.hashCode();
    }

相對(duì)于put方法，get方法就會(huì)比較簡(jiǎn)單，處理過(guò)程就是計(jì)算key的hash值，判斷在table數(shù)組中的索引位置，然后迭代鏈表，匹配直到找到相對(duì)應(yīng)key的value,若沒(méi)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;
    }

四、HashTable與HashMap的區(qū)別

HashTable和HashMap存在很多的相同點(diǎn)，但是他們還是有幾個(gè)比較重要的不同點(diǎn)。

第一：我們從他們的定義就可以看出他們的不同，HashTable基于Dictionary類(lèi)，而HashMap是基于AbstractMap。Dictionary是什么？它是任何可將鍵映射到相應(yīng)值的類(lèi)的抽象父類(lèi)，而AbstractMap是基于Map接口的骨干實(shí)現(xiàn)，它以最大限度地減少實(shí)現(xiàn)此接口所需的工作。

第二：HashMap可以允許存在一個(gè)為null的key和任意個(gè)為null的value，但是HashTable中的key和value都不允許為null。如下：

當(dāng)HashMap遇到為null的key時(shí)，它會(huì)調(diào)用putForNullKey方法來(lái)進(jìn)行處理。對(duì)于value沒(méi)有進(jìn)行任何處理，只要是對(duì)象都可以。

if (key == null)
            return putForNullKey(value);
      而當(dāng)HashTable遇到null時(shí)，他會(huì)直接拋出NullPointerException異常信息。
if (value == null) {
    throw new NullPointerException();
}

第三：Hashtable的方法是同步的，而HashMap的方法不是。所以有人一般都建議如果是涉及到多線程同步時(shí)采用HashTable，沒(méi)有涉及就采用HashMap，但是在Collections類(lèi)中存在一個(gè)靜態(tài)方法：synchronizedMap()，該方法創(chuàng)建了一個(gè)線程安全的Map對(duì)象，并把它作為一個(gè)封裝的對(duì)象來(lái)返回，所以通過(guò)Collections類(lèi)的synchronizedMap方法是可以我們你同步訪問(wèn)潛在的HashMap。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java的HashMap和HashTable有什么用”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Java的HashMap和HashTable有什么用這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！