Java Hashtable【线程安全】的介绍和使用

Hashtable 是 Java 集合框架中的一个常用类，属于 java.util 包。它与 HashMap 类似，也是基于哈希表实现的键值对存储结构，但具有一些重要的区别，尤其是在线程安全性和性能方面。
主要特点

线程安全：Hashtable 内部所有方法都是同步的，因此它是线程安全的。在多线程环境中可以直接使用而不需要额外的同步机制。
不允许 null 键和值：Hashtable 不允许任何的键或值为 null。如果尝试插入 null 键或值，会抛出 NullPointerException。
无序集合：Hashtable 中的元素没有特定的顺序。

构造方法

Hashtable()：构造一个默认初始容量为 11、加载因子为 0.75 的空 Hashtable。
Hashtable(int initialCapacity)：构造一个具有指定初始容量、默认加载因子的空 Hashtable。
Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)：构造一个具有指定初始容量和加载因子的空 Hashtable。
Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t)：构造一个新 Hashtable，其包含指定映射的映射关系。

主要方法

插入操作：V put(K key, V value)：将指定的值与此映射中的指定键关联。如果映射先前包含一个该键的映射，则返回旧值，否则返回 null。删除操作：V remove(Object key)：如果存在一个键的映射关系，则将其从映射中移除，并返回该键的旧值。访问操作：V get(Object key)：返回到指定键所映射的值；如果此映射不包含该键的映射关系，则返回 null。boolean containsKey(Object key)：如果此映射包含对于指定键的映射关系，则返回 true。boolean containsValue(Object value)：如果此映射为指定值映射一个或多个键，则返回 true。其他操作：void clear()：从该映射中移除所有映射关系。int size()：返回此映射中的键-值映射关系数。Enumeration<K> keys()：返回此映射中包含的键的枚举。Enumeration<V> elements()：返回此映射中包含的值的枚举。

使用示例

import java.util.Hashtable;
import java.util.Map;public class HashtableExample {public static void main(String[] args) {// 创建一个 HashtableMap<String, Integer> hashtable = new Hashtable<>();// 插入键值对hashtable.put("Apple", 1);hashtable.put("Banana", 2);hashtable.put("Orange", 3);// 获取值Integer appleCount = hashtable.get("Apple");System.out.println("Apple: " + appleCount); // 输出：Apple: 1// 检查键是否存在boolean hasBanana = hashtable.containsKey("Banana");System.out.println("Contains Banana: " + hasBanana); // 输出：Contains Banana: true// 移除键值对Integer removedValue = hashtable.remove("Orange");System.out.println("Removed Orange value: " + removedValue); // 输出：Removed Orange value: 3// 遍历 HashtableSystem.out.println("Hashtable elements:");for (Map.Entry<String, Integer> entry : hashtable.entrySet()) {System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}// 清空 Hashtablehashtable.clear();System.out.println("Size after clearing: " + hashtable.size()); // 输出：Size after clearing: 0}
}

内部工作原理

Hashtable 的内部工作原理与 HashMap 类似，通过数组加链表（Java 8 之前）或者红黑树（Java 8 之后）来处理冲突。

计算哈希值：调用键的 hashCode() 方法，计算出键的哈希值。
索引计算：根据哈希值计算出在数组中的索引位置。javaint index = (n - 1) & hash;处理冲突：如果在该索引位置已经有一个或多个键值对（即哈希冲突），则通过链表（或红黑树）将新的键值对链接起来。

与 HashMap 的比较

线程安全性：Hashtable 是线程安全的，HashMap 不是。Hashtable 的每个方法都被同步，而 HashMap 则需要额外的同步机制来保证线程安全。
null 键和值：Hashtable 不允许任何的键或值为 null，而 HashMap 允许一个 null 键和多个 null 值。
性能：由于 Hashtable 是同步的，如果在单线程环境下使用，Hashtable 会比 HashMap 慢。Hashtable 的锁机制会导致更多的开销，从而影响性能。

扩展阅读

线程安全版本：现代开发中更推荐使用 ConcurrentHashMap 来替代 Hashtable，因为它在并发情况下提供了更高的性能和扩展性。
迭代顺序：如果需要按插入顺序迭代，可以使用 LinkedHashMap。

总结

Hashtable 是一种线程安全的键值对存储结构，适用于需要同步访问的场景。但由于其性能上的限制，在现代开发中，通常推荐使用 ConcurrentHashMap 作为替代。了解 Hashtable 的基本原理和使用方法，有助于在实际开发中选择合适的数据结构。