Hashtable源码分析-JDK1.8

浅析JDK1.8 Hashtable源码。

写在开篇

简单介绍一下Hashtable：

1. 和HashMap一样，Hashtable 也是一个散列表，它存储的内容是键值对(key-value)映射
2. Hashtable是线程安全的，HashMap是非线程安全的
3. Hashtable的key、value都不可以为null

类的继承关系

Hashtable继承于Dictionary，实现了Map（规定了Map的操作规范）、Cloneable（可拷贝）、java.io.Serializable（可序列化）这几个接口。

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

存储结点–Entry

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;
       }
   }

成员变量

/**
    * Hashtable采用数组+链表的存储结构
    */
   private transient Entry<?,?>[] table;

   /**
    * table中键值对的个数
    */
   private transient int count;

   /**
    * 阈值
    */
   private int threshold;

   /**
    * 负载因子
    */
   private float loadFactor;

   /**
    * Hashtable结构上修改（比如put，remove等操作）的的次数，保证并发访问
    */
   private transient int modCount = 0;

构造方法

/**
    * 使用指定的初始容量大小和指定加载因子构建Hashtable
    */
   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);
   }

   /**
    * 使用指定的初始容量大小和默认的加载因子0.75构造Hashtable
    */
   public Hashtable(int initialCapacity) {
       this(initialCapacity, 0.75f);
   }

   /**
    * 使用Hashtable的默认容量大小11和默认加载因子0.75构造Hashtable
    */
   public Hashtable() {
       this(11, 0.75f);
   }

   /**
    * 以实现了Map接口的集合类构造Hashtable
    */
   public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
       this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
       putAll(t);
   }

可以看到：

• HashMap对底层数组采取的懒加载，即当执行第一次插入时才会创建数组，而Hashtable在初始化时就创建了数组
• HashMap中数组的默认初始容量是16，并且必须的是2的指数倍数，而Hashtable中默认的初始容量是11，并且不要求必须是2的指数倍数。

Map接口的实现

put()

public synchronized V put(K key, V value) {
       if (value == null) {
           throw new NullPointerException();
       }

       Entry<?,?> tab[] = table;
       int hash = key.hashCode();
       int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
       
       Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
       // 遍历下标为index的链表
       for(; entry != null ; entry = entry.next) {
       	// 存在键值相同的元素，则替换旧值
           if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
               V old = entry.value;
               entry.value = value;
               return old;
           }
       }
	
	// 如果没有找到相同键值，那么添加新节点
       addEntry(hash, key, value, index);
       return null;
   }

接着看下addEntry()

private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
       modCount++;

       Entry<?,?> tab[] = table;
       if (count >= threshold) {
           // 扩容
           rehash();

           tab = table; // 更新tab
           hash = key.hashCode(); // 更新hash
           index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length; // 更新下标
       }

       // 头插法插入新元素
       Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
       tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
       count++;
   }

再看看rehash()：

protected void rehash() {
       int oldCapacity = table.length;
       Entry<?,?>[] oldMap = table;

       // 扩容操作
       int newCapacity = (oldCapacity << 1) + 1;
       if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
           if (oldCapacity == MAX_ARRAY_SIZE)
               return;
           newCapacity = MAX_ARRAY_SIZE;
       }
       Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];

       modCount++;
       threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
       table = newMap;

	// 采用头插法将原数组元素复制到新数组
       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;
           }
       }
   }

get()

public synchronized V get(Object key) {
       Entry<?,?> tab[] = table;
       int hash = key.hashCode();
       int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
       // 遍历下标为index的链表
       for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
       	// 如果键值相同，则返回
           if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
               return (V)e.value;
           }
       }
       return null;
   }

remove()

remove()先查询键值相同的元素，如果存在则删除结点，同时modCount++，count–。

public synchronized V remove(Object key) {
       Entry<?,?> tab[] = table;
       int hash = key.hashCode();
       int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
       
       Entry<K,V> e = (Entry<K,V>)tab[index];
       for(Entry<K,V> 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;
   }