Java集合框架——HashMap与Hashtable

Java集合框架——HashMap与Hashtable 

先来看看两个类的重点方法，再来比较。（这是我看源代码的思路，你也先去看看吧） 

集合最主要的操作：写入，读取，移除。 

Java代码  

1. /** 
2.  * Associates the specified value with the specified key in this map. 
3.  * If the map previously contained a mapping for the key, the old 
4.  * value is replaced. 
5.  *  接合指定的value与指定的key在这个map中，假如以前在这个map中包含这个key,以前   
6.  *  对应的value将会被替换 
7.  * @param key key with which the specified value is to be associated 
8.  * @param value value to be associated with the specified key 
9.  * @return the previous value associated with key, or 
10.  *         null if there was no mapping for key. 
11.  *         (A null return can also indicate that the map 
12.  *         previously associated null with key.) 
13.  */  
14. public V put(K key, V value) {  
15.     if (key == null)  
16.         return putForNullKey(value);  
17.     int hash = hash(key.hashCode());  
18.     int i = indexFor(hash, table.length);  
19.     for (Entry e = table[i]; e != null; e = e.next) {  
20.         Object k;  
21.         if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {  
22.             V oldValue = e.value;  
23.             e.value = value;  
24.             e.recordAccess(this);  
25.             return oldValue;  
26.         }  
27.     }  
28.   
29.     modCount++;  
30.     addEntry(hash, key, value, i);  
31.     return null;  
32. }  

读源代码时，记得把上面的注释读一下，这是最快的理解方法的方式，不要一看源代码，就想着那几个for。

里面有几个关键点：

1：int hash = hash(key.hashCode());
2：int i = indexFor(hash, table.length);
3：addEntry(hash, key, value, i);

先说第1点：

Java代码  

1. /** 
2.      * Applies a supplemental hash function to a given hashCode, which 
3.      * defends against poor quality hash functions.  This is critical 
4.      * because HashMap uses power-of-two length hash tables, that 
5.      * otherwise encounter collisions for hashCodes that do not differ 
6.      * in lower bits. Note: Null keys always map to hash 0, thus index 0. 
7.      */  
8.     static int hash(int h) {  
9.         // This function ensures that hashCodes that differ only by  
10.         // constant multiples at each bit position have a bounded  
11.         // number of collisions (approximately 8 at default load factor).  
12.         h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);  
13.         return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);  
14.     }  

这个是HashMap的哈唏值的算法：（正好之前看过一篇博文，给出分析图，论坛地址是：http://www.iteye.com/topic/709945）

画的很好，所以就引用一下啊，至于分析的话，还是看原地址中的吧。（我说过，让你与我一起来这个过程，所以自己去看）。

第2点：

    /**
     * Returns index for hash code h.
     */
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

这么少？那分析什么啊。这里真看不出来有什么好分析的，可是我运气比较好，看过一篇博文。这个地址忘记了，我就把内容写一下吧。

这里的关键点在于length的长度。

它是Entry[] table的长度，这个与HashMap的初始化时指定的。

先看一下HashMap的三个构造函数：

HashMap(int initialCapacity, float loadFactor)

HashMap(int initialCapacity)

HashMap()

从最后一个说起：

public HashMap() {
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        init();
    }

其中：DEFAULT_LOAD_FACTOR=0.75;DEFAULT_INITIAL_CAPACITY=16;

这是默认值，平时用的是不是这个呢？（今天看了之后，以后可以不用这个了，因为你要知道它的用意。）

第二个就不说了，直接第一个构造函数吧。（记得看一下注释）

Java代码  

1. /** 
2.      * Constructs an empty HashMap with the specified initial 
3.      * capacity and load factor. 
4.      * 
5.      * @param  initialCapacity the initial capacity 
6.      * @param  loadFactor      the load factor 
7.      * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative 
8.      *         or the load factor is nonpositive 
9.      */  
10.     public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {  
11.         if (initialCapacity < 0)  
12.             throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +  
13.                                                initialCapacity);  
14.   
15.         //如果你给出的容量大小大于HashMap支持的最大值时，取最大值  
16.         if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)  
17.             initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;  
18.         if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))  
19.             throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +  
20.                                                loadFactor);  
21.   
22.         //下面的是关键：获取大于或等于的initialCapacity值的最小的2的n次方。  
23.         // Find a power of 2 >= initialCapacity  
24.         int capacity = 1;  
25.         while (capacity < initialCapacity)  
26.             capacity <<= 1;  
27.   
28.         this.loadFactor = loadFactor;  
29.         threshold = (int)(capacity * loadFactor);  
30.         table = new Entry[capacity];  
31.         init();  
32.     }  

看到了吧，这里有个2的n次方。回到先前说的indexFor方法

h&(length-1)，这下知道道理了吧，保证在数组之内循环。（只能设计者太邪恶了，因为你只有把代码全部看懂才知道这个用处，好在分享者众多。）

再回到上面说的第3重点：addEntry(hash, key, value, i);

Java代码  

1.    /** 
2.     * Adds a new entry with the specified key, value and hash code to 
3.     * the specified bucket.  It is the responsibility of this 
4.     * method to resize the table if appropriate. 
5.     * 
6.     * Subclass overrides this to alter the behavior of put method. 
7.     */  
8.    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {  
9. Entry e = table[bucketIndex];  
10.        table[bucketIndex] = new Entry(hash, key, value, e);  
11.        if (size++ >= threshold)  
12.            resize(2 * table.length);  
13.    }  

 这里真没什么好说的，为了分析与Hashtable的不同，看看这个resize(2 * table.length);再到这个方法中的transfer(newTable);（其实这个在Hashtable与这没什么不同，引大家来是想学一下人家的设计思想，都是两个循环，因为HashMap可以有key为null的值，所以设计的时候，就得考虑进去。至于效率方面，两个没什么差别，但是可以看出在扩大容量时，是一个很耗时的工作。认清这点，虽然比较Hashtable没什么用，但是你在理解HashMap有用，与别的集合比较也有用，难道不是吗？）

Java代码  

1. /** 
2.      * Transfers all entries from current table to newTable. 
3.      */  
4.     void transfer(Entry[] newTable) {  
5.         Entry[] src = table;  
6.         int newCapacity = newTable.length;  
7.         for (int j = 0; j < src.length; j++) {  
8.             Entry e = src[j];  
9.             if (e != null) {  
10.                 src[j] = null;  
11.                 do {  
12.                     Entry next = e.next;  
13.                     int i = indexFor(e.hash, newCapacity);  
14.                     e.next = newTable[i];  
15.                     newTable[i] = e;  
16.                     e = next;  
17.                 } while (e != null);  
18.             }  
19.         }  
20.     }  

 
到此put方法就结束了。（看客还有什么好的要说的，就回复吧，因为我分享的同时，也希望能再深入点。）

第二大重点，读取

Java代码  

1. /** 
2.  * Returns the value to which the specified key is mapped, 
3.  * or {@code null} if this map contains no mapping for the key. 
4.  * 
5.  * 

   More formally, if this map contains a mapping from a key 

6.  * {@code k} to a value {@code v} such that {@code (key==null ? k==null : 
7.  * key.equals(k))}, then this method returns {@code v}; otherwise 
8.  * it returns {@code null}.  (There can be at most one such mapping.) 
9.  * 
10.  * 

    A return value of {@code null} does not necessarily 

11.  * indicate that the map contains no mapping for the key; it's also 
12.  * possible that the map explicitly maps the key to {@code null}. 
13.  * The {@link #containsKey containsKey} operation may be used to 
14.  * distinguish these two cases. 
15.  * 
16.  * @see #put(Object, Object) 
17.  */  
18. public V get(Object key) {  
19.     if (key == null)  
20.         return getForNullKey();  
21.     int hash = hash(key.hashCode());  
22.     for (Entry e = table[indexFor(hash, table.length)];  
23.          e != null;  
24.          e = e.next) {  
25.         Object k;  
26.         if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))  
27.             return e.value;  
28.     }  
29.     return null;  
30. }  

代码本身没什么好说的，这里来看看构造函数对它的影响。

如果每个key的hash值都是不一样的，那就很快；反之，如果多个key的hash值一样，而table的深度就更深，获取的速度就有可能遍历到最后。

      如果开始就知道 HashMap 会保存多个 key-value 对，可以在创建时就使用较大的初始化容量，如果 HashMap 中 Entry 的数量一直不会超过极限容量（capacity * load factor），HashMap 就无需调用 resize() 方法重新分配 table 数组，从而保证较好的性能。当然，开始就将初始容量设置太高可能会浪费空间（系统需要创建一个长度为 capacity 的 Entry 数组），因此创建 HashMap 时初始化容量设置也需要小心对待。 

再看移除：remove(Object key)，与Hashtable没有什么区别的。

都是要遍历一次。并找到对应的key-value，将其移除。所以要它的时间复杂度o(n)。（等之后看了别的集合再说说。）

说完了。到Hashtable了。

构造函数差不多，不说。

不同点：

1，默认值不一样。0.75是一样的，initialCapacity为11。而且没有最大值，最小值是1。与2的30次方=1073741824

为什么没有最大值呢？？？（等写完这博文再去看看，这是突然想到的。）

2，hash的算法：直接用的int hash = key.hashCode();

    而int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;与HashMap区别不大，因为HashMap支持key为null，而且固定的把第0位给了它，所以通过h&(length-1)把0给去掉。而这里的这个就是直接循环，对于null的支持，总是要点代价的。

3，就是刚说的对null的支持不同，Hashtable是不支持的。如果从源代码中，可以看到

if (value == null) {
     throw new NullPointerException();
 }

不支持value为null，而通过

int hash = key.hashCode();可以知道不支持key不能为null。

而HashMap支持有一个key为null,而value为null的不限制。

4，就是看看Hashtable在操作方法前都是有个关键字synchronized，不懂的去看我的博客，地址：http://ciding.iteye.com/blog/1300110 （Java多线程及线程池专题）

5，这个不是重点，也顺带说一下，Hashtable有一个contains(Object value)方法与containsValue(Object value)方法一样。而HashMap只有containsValue(Object value)方法。说这一点的原因是，在有的博文中乱写

 只是将两个方法合并而已，引起误解也是因为没有看源代码。

先这到了。。。