HashTable
在 Java 中与有两个类都提供了一个多种用途的 hashTable 机制，他们都可以将可以 key 和 value 结合起来构成键值对通过 put(key,value)方法保存起来，然后通过 get(key) 方法获取相对应的 value 值。一个是前面提到的 HashMap，还有一个就是马上要讲解的 HashTable。对于 HashTable 而言，它在很大程度上和 HashMap 的实现差不多，如果我们对 HashMap 比较了解的话，对 HashTable 的认知会提高很大的帮助。他们两者之间只存在几点的不同，这个后面会阐述。
一、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（你已经出错了）。
二、构造方法
在 HashTabel 中存在 5 个构造函数。通过这 5 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);
//初始化HashSeed值
initHashSeedAsNeeded(initialCapacity);
}
用指定初始容量和指定加载因子构造一个新的空哈希表。其中 initHashSeedAsNeeded 方法用于初始化 hashSeed 参数，其中 hashSeed 用于计算 key 的 hash 值，它与 key 的 hashCode 进行按位异或运算。这个 hashSeed 是一个与实例相关的随机值，主要用于解决 hash 冲突。
private int hash(Object k) {
return hashSeed ^ k.hashCode();
}
构造一个与给定的 Map 具有相同映射关系的新哈希表。
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);
}
三、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。
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。如下：
首先我们假设一个容量为 5 的 table，存在 8、10、13、16、17、21。他们在 table 中位置如下：
然后我们插入一个数：put(16,22)，key=16 在 table 的索引位置为 1，同时在 1 索引位置有两个数，程序对该“链表”进行迭代，发现存在一个 key=16,这时要做的工作就是用 newValue=22 替换 oldValue16，并将 oldValue=16 返回。
在 put(33,33)，key=33 所在的索引位置为 3，并且在该链表中也没有存在某个 key=33 的节点，所以就将该节点插入该链表的第一个位置。
在 HashTabled 的 put 方法中有两个地方需要注意：
1、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[];
modCount++;
//重新计算阀值
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
//重新计算hashSeed
boolean rehash = initHashSeedAsNeeded(newCapacity);
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;
if (rehash) {
e.hash = hash(e.key);
}
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 hashSeed 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=170.75 = 13，当容器元素再一次达到阀值时，HashTable 还会进行扩容操作，一次类推。
2、其实这里是我的一个疑问，在计算索引位置 index 时， HashTable 进行了一个与运算过程（hash & 0x7FFFFFFF），为什么需要做一步操作，这么做有什么好处？如果哪位知道，望指导，LZ 不胜感激！！下面是计算 key 的 hash 值，这里 hashSeed 发挥了作用。
private int hash(Object k) {
return hashSeed ^ k.hashCode();
}
相对于 put 方法，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;
}
四、HashTable 与 HashMap 的区别
HashTable 和 HashMap 存在很多的相同点，但是他们还是有几个比较重要的不同点。
第一：我们从他们的定义就可以看出他们的不同，HashTable 基于 Dictionary 类，而 HashMap 是基于 AbstractMap。Dictionary 是什么？它是任何可将键映射到相应值的类的抽象父类，而 AbstractMap 是基于 Map 接口的骨干实现，它以最大限度地减少实现此接口所需的工作。
第二：HashMap 可以允许存在一个为 null 的 key 和任意个为 null 的 value，但是 HashTable 中的 key 和 value 都不允许为 null。如下：
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);
而当 HashTable 遇到 null 时，他会直接抛出 NullPointerException异常信息。
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
第三：Hashtable 的方法是同步的，而 HashMap 的方法不是。所以有人一般都建议如果是涉及到多线程同步时采用 HashTable，没有涉及就采用 HashMap，但是在 Collections 类中存在一个静态方法： synchronizedMap()，该方法创建了一个线程安全的 Map 对象，并把它作为一个封装的对象来返回，所以通过 Collections 类的 synchronizedMap 方法是可以我们你同步访问潜在的 HashMap。这样君该如何选择呢？？？