一、前言

前面几篇介绍了List相关的几个类。本篇开始分析Map相关的集合常用类的源码，OK，从HashTable开始分析。我们知道HashTable是线程安全的，但是其实现实中我们使用它的概率却比线程不安全的HashMap要低，为什么呢？

二、源码分析

内部数据结构

// 哈希表,内部使用单链表解决冲突,容量不足也会自动增长,transient保证不会被序列化private transient Entry<?,?>[] table;// 当前容量大小private transient int count;// HashTable扩容的阈值，它为int (table.length * loadFactor)private int threshold;// 负载因子private float loadFactor;// 注意，以上几个参数在HashMap中也是类似的，务必需要理解// HashTable的数据结果，在HashMap中已经是Node了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;
    }    // ...

    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();
    }
}

其实从这里就可以看出HashTable的整个数据结构了：数组 + 链表。下面就通过实践来验证下。

还是通过一个简单的小Demo，通过debug来分析源码。

public class Demo05 {

    public static void main(String[] args) {
        Map<Integer, String> table = new Hashtable<Integer, String>() ;
        table.put(1, "java");
    }
}// 默认构造函数public Hashtable() {    // 初始化容量大小为11,初始化负载因子0.75
    this(11, 0.75f);
}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;    // 在初始化table数组
    table = new Entry<?,?>[initialCapacity];    // 默认为 11 * 0.75 = 8 
    threshold = (int)Math.min(initialCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1); 
}

从上面可以看出，HashTable在构造函数主要完成了两件事

1. 初始化table数组

2. 计算threshold阈值
   ok，我们继续查看插入数据方法

// 线程安全但同时效率不高public synchronized V put(K key, V value) {    // Make sure the value is not null
    // 这里可以看出HashTable的value不可以为null
    if (value == null) {        throw new NullPointerException();
    }    // Makes sure the key is not already in the hashtable.
    Entry<?,?> tab[] = table;    // 调用key的hashCode()说明HastTable的key不可以为null
    int hash = key.hashCode();    // 高位取余
    int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;    @SuppressWarnings("unchecked")    // 从哈希表中获取对应index位置的entry
    Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];    // 从该entry中遍历其链表,如果有hash相同或者key相等的则覆盖返回旧值
    for(; entry != null ; entry = entry.next) {        if ((entry.hash == hash) && entry.key.equals(key)) {
            V old = entry.value;
            entry.value = value;            return old;
        }
    }

    addEntry(hash, key, value, index);    return null;
}

从这个方法我们可以看出，它使用了synchronized锁，如果看其它的方法，其实HashTable的每个方法都条件了synchronized，它保证了线程安全。但是我们知道这样实现肯定浪费性能，尤其是在并发情况下

这个方法主要完成了如下几件事情

1. 判断value是否为null，即HashTable不允许value为null

2. 计算key的hashcode，也可以看出不允许key为null，否则也会报空指针异常

3. 通过hashcode计算应该插入的角标值index

4. 遍历当前table数组，查看是否有hash值相等并且key相等的entry，如果有则覆盖，如果没有调用addEntry()方法

继续跟踪addEntry方法

// 添加一个entryprivate void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
    modCount++;
    
    Entry<?,?> tab[] = table;    // 如果当前table的容量超过阈(yu)值
    if (count >= threshold) {        // Rehash the table if the threshold is exceeded
        rehash();        // 重新复制扩容后的table、hash、index
        tab = table;
        hash = key.hashCode();
        index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
    }    // Creates the new entry.
    @SuppressWarnings("unchecked")
    Entry<K,V> e = (Entry<K,V>) tab[index];
    tab[index] = new Entry<>(hash, key, value, e);
    count++;
}

此方法主要完成：

1. 判断当前table容量是否达到阈值，如果达到阈值则进行扩容

2. 如果没有达到阈值，则直接new Entry()并添加到Entry中

因为我们第一次添加，因此肯定不会进入到扩容。但是我们还是看一下扩容的实现吧。

// 扩容protected void rehash() {    int oldCapacity = table.length;
    Entry<?,?>[] oldMap = table;    // overflow-conscious code
    // 当前容量*2+1
    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;
    }    // 创建新的哈希表
    Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
    
    modCount++;    // 计算阈值
    threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
    table = newMap;    // 将old里的entry重新计算hash定位到new
    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;
        }
    }
}

再来理下HashTable的扩容步骤：

1. 计算新数组的容量：(old << 1 ) + 1

2. 根据新容量创建新数组大小，重新计算阈值

3. 将old数组里面的元素重新计算新的index并赋值

三、总结

本篇主要介绍了HashMap整体数据结构，数据扩容机制几点。只是介绍了put()方法，因为其它的像get()、remove()方法比较简单，就没有分析了。可能还有我没有注意的难点，欢迎留言~~~

作者：godfather2
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