HashTable的故事
很早之前，在讲HashMap的时候，我们就说过hash是散列，把...弄碎的意思。hashtable中的hash也是这个意思，而table呢，是指数据表格，也就是说hashtable的本意是指，一份被数据被打散，分散在各处的数据表格。
HashTable，作为jdk中，极早提供的容器类（jdk1.0），同时是支持数据并发的类，其在项目中的使用却并不是很广泛。在我所经历的项目中，开发人员往往喜欢使用hashMap然后再通过锁，创造出线程安全的环境。即使是后来推出concurrentHashMap，其使用的地方也并没有特别广泛。究其原因，我觉得是由于开发人员对于其他hash容器并不熟悉。更愿意使用已有的较为熟悉的hash容器，即使他们在此处的应用比较费事。
好了，废话不多说，我们直接开始进入正题吧：
hashTable继承自dic类，同时实现了map接口和Cloneable、Serializable两个接口，代表该类是可复制、序列化的类。
public class Hashtable<K,V>
extends Dictionary<K,V>
implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable
ps：dic类和map类较为相似，是一个抽象的hash映射类，包含了一些简单的空方法和接口。
private transient Entry<?,?>[] table;
瞬时数组变量，它就是hashtable中，最核心的数据存储区域。
/**
* The total number of entries in the hash table.
*/
private transient int count;
数组长度，不知道大家发现没有，jdk非常喜欢用一个独立变量来表示容器中数据的大小，而不是每次返回核心数据的size或length。
阈值，这个之前专门强调过，这里简单说下，他是容积和负载因子的乘积，表示的含义是当前容器中，能表现出较好性能的数据量上限。超过这个上限时，容器的性能将会有比较大的下降。注意容积和阈值是有区别的。
threshold ['θrɛʃhold] n. 入口；门槛；开始；极限；临界值
private int threshold;
负载因子，是用来设定当前容器中，元素的填充率的。
你可以理解成容器是一个城市，这个城市中最佳入住率的一个上限是负载因子。这个城市的入住用户最佳的数目，就是他的阈值。
/**
* The load factor for the hashtable.
*
* @serial
*/
private float loadFactor;
接下来是modCount ，这个变量的意义是，记录hashtable中，被修改的次数（包括增、删、改）三个操作的。而其用途呢，是未来被用作判定快速失败时（fail-fast）的依据数据。关于快速失败，这个我会在下边讲到。大家这里只要知道modCount这个变量的表示的含义是什么就可以。
private transient int modCount = 0;
然后是版本序列号
private static final long serialVersionUID = 1421746759512286392L;
接着是构造函数，参数分别为初始容积和负载因子。
函数内会首先判断初始容积和负载因子是否为正数。
接着如果初始容积为0，则赋予默认值1.也就是说，真实的容积至少都要为1。
接着对table赋予初始值，一个长度为初始容积大小的Entry数组。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )接着计算
阈值=（初始容积和负载因子的乘积），（当前系统中最大的数组长度+1），二者的最小值。
也就是说阈值不能超过数组的最大长度+1。这里注意一个isNaN()方法,是个很有意思的方法，研究该方法的源码后，你会觉得很有意思。这个我会在以后的文章中讲到。
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);
}
只要初始容积的构造函数，负载因子默认为0.75
public Hashtable(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0.75f);
}
无参的构造函数，初始容积使用为11，负载因子为0.75
public Hashtable() {
this(11, 0.75f);
}
不知道大家发现没，尽管提供了一个可能的，但是jdk的源码往往系统提供多个，应用于不同场景的接口，这些接口往往其实只是对自身其他接口的一个适配。但是对于调用者来说，这样却很舒服。
接着是最后一个构造函数，参数为一个map，map的k，v分别继承自hashTable中的K,V.
函数首先调用一遍通用的构造函数，负载因子为0.75。初始容积为map长度的两倍以及默认的11，二者的较大值。也就是说对于初始容积来说，最小都要取到11。
接着调用putAll方法，将map中的数据添加到HashTable中。
public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
putAll(t);
}
size()方法，方法采用同步机制，返回count变量。由于容器中并不是所有的元素都占满了数据，所以直接用变量返回值的速度和效率会更高点。同时由于count会随时变动，这里采用同步方法的形式进行线程保护。
public synchronized int size() {
return count;
}
isEmpyt，判断当前数组是否为空，与size()方法一致。
public synchronized boolean isEmpty() {
return count == 0;
}
keys，elements方法，分别返回返回hashTable中所有的key和value的枚举集合。
这里KEYS，VALUES为静态int常量。getEnumeration在下文中会提到。另外与前边的方法相同，这里也是对整个方法进行同步加锁。
public synchronized Enumeration<K> keys() {
return this.<K>getEnumeration(KEYS);
}
public synchronized Enumeration<V> elements() {
return this.<V>getEnumeration(VALUES);
}
接着是contains方法，方法意义不再赘述。
实现逻辑，首先判断value是否为null，如果为null则直接抛出空引用。
接着将table变量赋值给tab临时变量。然后循环tab，依次取出tab中的entry，以及entry的后继元素。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )如果元素的value equals()判断等于参数value，则直接返回true。整个方法结束后，为发现，则会返回false。同时方法本身也是加同步锁进行线程安全保护。
public synchronized boolean contains(Object value) {
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
Entry<?,?> tab[] = table;
for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
for (Entry<?,?> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
if (e.value.equals(value)) {
return true;
}
}
}
return false;
}
接着是实现map接口的抽象方法，只是对contains方法进行了一层封装。
public boolean containsValue(Object value) {
return contains(value);
}
接着是线程同步方法：containsKey，方法含义不赘述，逻辑如下：
设定临时变量并赋值table。取出key的hashCode。注意这里并没有判定key是否为null。
而前文中的value则是判定的。这是由于value是作为equals方法的参数的。即使是null也无法被发现，但是判定一个映射的value为null表示的真的为null还是没有映射到，这很歧义，所以干脆直接抛出异常。回到正文，根据hashCode计算出其在table数组中的索引。其实就是取低8位数字然后除以数组length取余数。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
接着依次循环table该索引的后继元素，判定是否equals()相等。如果有则返回true。如果始终没有找到，则返回false。
public synchronized boolean containsKey(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return true;
}
}
return false;
}
get()方法，与containsKey方法的逻辑是一致的。不同点是，在返回结果是，如果确实存在该key，则返回对应的value，否则返回null。
public synchronized V get(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
for (Entry<?,?> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
return (V)e.value;
}
}
return null;
}
接着是前文提到的数组最大数字常亮。这里注意看参数的注释。部分虚拟机是设定数组的长度限制的。如果超出，可能会导致OOM异常
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
接着是rehash方法。这个方法是一个受保护方法。会在接下来的，hashtable添加元素的场景中被调用。他的作用呢，就是重新申请一块大小合适的内存。然后将键值元素重新安置到这块元素中。
那么就需要两个步骤。
1、计算新内存的大小。
2、计算元素在新table中的位置。
先看代码：
protected void rehash() {
int oldCapacity = table.length;
Entry<?,?>[] oldMap = table;
// overflow-conscious code
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;
}
Entry<?,?>[] newMap = new Entry<?,?>[newCapacity];
modCount++;
threshold = (int)Math.min(newCapacity * loadFactor, MAX_ARRAY_SIZE + 1);
table = newMap;
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;
}
}
}
代码中会首先获取旧table的长度oldCapacity 。然后oldCapacity 乘以2再加1.算出新table的长度newCapacity 。
接着判断newCapacity 是否超出了hashtable所能设定的最大值：MAX_ARRAY_SIZE。如果超出，则判断oldCapacity 是否已经等于最大值。如果已经等于，则认定，当前hashtable的长度已经到达所允许的上限。无法再继续扩容。则直接返回。
否则将MAX_ARRAY_SIZE赋值给newCapacity 。作为新的长度。也就是说rehash在大小允许的情况下，一般会翻倍扩容。但是如果翻倍后长度超出上限，则以上限大小作为扩容后新的大小。
接着以newCapacity 作为长度，new出一个Entry数组，作为新的table元素存放容器。
modCount自加1。
接着计算阈值：newCapacity 乘以负载因子和MAX_ARRAY_SIZE+1 取较小值。注意这里负载因子是可以大于1的。因此newCapacity 乘以负载因子，式可以大于MAX_ARRAY_SIZE的。
接着就是计算旧有table中的键值元素在新table中的位置了：这里使用的是双层循环，外层依次遍历Entry主数组上的元素。如果entry[i]不等于null值，则将该元素及其后继元素依次计算出新的位置，然后插入到主数组上的对应位置。同时将主数组中原来位置的元素。作为新放置元素的后继。也就是每个新元素，插在每个对应位置的链表最前侧。至于为什么不放在这个对应链表的最后位置。其实很简单，因为这是一个链式存储结构，需要依次遍历每个元素，才能找到队尾的元素。
接着是添加元素的私有方法addEntry。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
首先是modCount自加1.
接着如果当前table的数量已经超过了阈值，那么就进行一次rehash，接着根据key的hashCode计算出当前键值对的输入索引。接着取出table对应索引位置的元素一同做出一个新的Entry元素放在这个对应索引的位置上。（这里要注意后续的entry 的构造方法）同时count数目自加1。这里需要注意的是，当前数目如果已经超过阈值，前边讲到的rehash是不一定会重新做出新数组的（length超过了MAX_ARRAY_SIZE的限制时）很多人在理解这里的时候，就认定只要count超过阈值就一定会重新分配table内存的地址，这个理解是存在问题的。
private void addEntry(int hash, K key, V value, int index) {
modCount++;
Entry<?,?> tab[] = table;
if (count >= threshold) {
// Rehash the table if the threshold is exceeded
rehash();
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++;
}
接着是put方法。这个方法是hashtable非常常用的一个public方法。方法本身是一个同方法。在方法中对于参数value和key有逻辑：如果为null时，均会报出空引用异常。
public synchronized V put(K key, V value) {
// Make sure the value is not null
if (value == null) {
throw new NullPointerException();
}
// Makes sure the key is not already in the hashtable.
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
Entry<K,V> entry = (Entry<K,V>)tab[index];
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;
}
接着算出key所应该对应的主数组的索引。循环遍历出该数组元素所对应的队列（tab[index]）,如果元素的hash值等于新添加元素的hash，同时entry的key等于（equals）key方法。则直接替换这个entry的value为参数传入的value，与此同时返回旧old。
如果整个循环都发现没有，则说明当前hashtable其实并不存在该参数key，则调用刚才说的addEntry方法，将参数key value，及对应的索引传进去。这里注意put方法为同步公有方法，而addEntry为私有非同步方法，这里是否存在线程安全问题呢？(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )其实并不存在，这是由于addEntry尽管会操作全局变量主数组，但是addEntry方法只会被put方法调用。而凡是调用put方法的线程均需要先拿到this变量锁。尽管再次进去无同步的addEntry的方法区，当前线程仍然持有this变量锁，其他线程若想操作全局变量主数组，仍然需要等待全局锁的释放才可以。
接着是remove方法。该方法逻辑如下：首选根据key值计算出元素所对应主数组中的索引位置。然后依次循环主数组下该索引对应元素的后继元素。判断该元素的hash是否等于key参数的hash，以及元素是否equels参数key。如果相等，则将该元素从队列中抹除。同时hashtable的长度count 减1，同时modCount值也自加1。如果循环结束仍未找到合适的元素与参数key相等，则返回null
public synchronized V remove(Object key) {
Entry<?,?> tab[] = table;
int hash = key.hashCode();
int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}
接着是putAll方法，该方法会将map集合中的对象，采用foreach的形式，依次调用put方法添加到hashtable集合中。
public synchronized void putAll(Map<? extends K, ? extends V> t) {
for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : t.entrySet())
put(e.getKey(), e.getValue());
}
接着是clear方法。该方法首先将modCount加1.接着循环主数组中的所有元素，然后依次对这些元素置于null。然后设定count元素为0。这里有一点需要注意，即clear时，只清理了主数组中的元素。对于主数组中对应元素的后继列表，则采用不予理会的态度。等待GC来回收掉。
public synchronized void clear() {
Entry<?,?> tab[] = table;
modCount++;
for (int index = tab.length; --index >= 0; )
tab[index] = null;
count = 0;
}
接着是clone方法。该方法会克隆一个自身对象的副本。此方法会克隆出一个空的hashtable。然后将主数组中的所有元素克隆一遍，放置到克隆对象的对应位置上。注意在克隆元素的时候，会将元素的后继队列元素，依次的克隆下去。接着初始化克隆对象的其他变量：置空keyset、entryset、values对象，设置modCount为0。
public synchronized Object clone() {
try {
Hashtable<?,?> t = (Hashtable<?,?>)super.clone();
t.table = new Entry<?,?>[table.length];
for (int i = table.length ; i-- > 0 ; ) {
t.table[i] = (table[i] != null)
? (Entry<?,?>) table[i].clone() : null;
}
t.keySet = null;
t.entrySet = null;
t.values = null;
t.modCount = 0;
return t;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
然后是重写的tostring方法。这个方法逻辑也很简单，就是依次遍历元素。最后生成一个类似于{“key1”=”value1”,“key2”=”value2”}的结构。有趣的是这里需要调用key.tostring，倘若key是当前hashtable自己的话，就直接使用“(this map)”字符串。防止出现无限递归。
public synchronized String toString() {
int max = size() - 1;
if (max == -1)
return "{}";
StringBuilder sb = new StringBuilder();
Iterator<Map.Entry<K,V>> it = entrySet().iterator();
sb.append('{');
for (int i = 0; ; i++) {
Map.Entry<K,V> e = it.next();
K key = e.getKey();
V value = e.getValue();
sb.append(key == this ? "(this Map)" : key.toString());
sb.append('=');
sb.append(value == this ? "(this Map)" : value.toString());
if (i == max)
return sb.append('}').toString();
sb.append(", ");
}
}
到这里hashtable的主要逻辑就已经都介绍完了。其余还包括一些keyset、valueSet的内部类、以及replaceAll、putIfAbsent等封装方法。由于代码逻辑简单，数量较大，这里就不一一列举了。
总结：
1、Hashtable包括tostirng等方法在，几乎所有对外api方法都是同步保护的，这就是为什么很多人认为hashtable线程安全的原因。而在基础上，对于同步方法所调用的private方法，则大多采用非同步的形式。因为这些方法，往往只有一个public方法可以调用，这样就做到了在安全的基础上可以更快执行代码。
2、hashtable的内部结构大致如下，和早前的hashmap很像：
3、关于元素的取值，hashtable不允许key和value取值为null。所以get时，发现为null，即说明key元素不存在。同时hashtable在扩容是采用的是乘2加1的方式。这与有些容器直接乘2有所区别。
4、关于变量modCount的使用。我们可以看到这个方法中，每次在发生增删改的时候都会出现modCount++的动作。而modcount可以理解为是当前hashtable的状态。每发生一次操作，状态就向前走一步。(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )设置这个状态，主要是由于hashtable等容器类在迭代时，判断数据是否过时时使用的。尽管hashtable采用了原生的同步锁来保护数据安全。但是在出现迭代数据的时候，则无法保证边迭代，边正确操作。于是使用这个值来标记状态。一旦在迭代的过程中状态发生了改变，则会快速抛出一个异常，终止迭代行为（所以这种错误也叫做快速失败fail—fast）：
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
由于工作中存在一些变动，所以这篇文章拖了很久才写完。在写的过程中，发现越后边越细。越写越发现自己离王垠所写的编程学习越远（可搜索《如何掌握所有的程序语言》）。因为最后认为很多源码逻辑简单冗余也就不再赘述了，这也是后续我对java及其它技术学习以及博客总结的一个指向吧。