Java容器-HashMap和HashTable

1、HashMap
HashMap继承抽象类AbstractMap，实现接口Map、Cloneable, Serializable接口。HashMap是一种以键值对存储数据的容器，由数组+链表组成，其中key和value都可以为空，key的值唯一。HashMap是非线程安全的， 对于键值对<Key,Value>，HashMap内部会将其封装成一个对应的Entry<Key,Value>对象。HashMap的存储空间大小是可以动态改变的：

• 存储过程
  每个对象都有一个对应的HashCode值，根据HashCode值，调用hash函数，计算出一个hash值，根据该hash值调用indexFor函数，计算出在table中的存储位置，如果该位置已经有值，则存储在该位置对应的桶中。

    public V put(K key, V value) {
        if (table == EMPTY_TABLE) {
            inflateTable(threshold);
        }
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        int hash = hash(key);
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        modCount++;
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    public final int hash(Object k) {
        int h = hashSeed;
        if (0 != h && k instanceof String) {
            return sun.misc.Hashing.stringHash32((String) k);
        }

        h ^= k.hashCode();

        // This function ensures that hashCodes that differ only by
        // constant multiples at each bit position have a bounded
        // number of collisions (approximately 8 at default load factor).
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

    public final int hashCode() {
        return Objects.hashCode(getKey()) ^ Objects.hashCode(getValue()) 
    }

    static int indexFor(int h, int length) {
        // assert Integer.bitCount(length) == 1 : "length must be a non-zero power of 2";
        return h & (length-1);
    }

• 获取值
  首先根据key的HashCode码计算出hash值，然后调用indexFor函数计算该entry对象在table中的存储位置，遍历该位置对应桶中存储的entry对象，如果存在对象的hash值和key与要查找的相同，则返回该对象。

    public final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        if (size == 0) {
            return null;
        }

        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key);
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                return e;
        }
        return null;
    }

• 两map相等的判断

    public final boolean equals(Object o) {
           if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry e = (Map.Entry)o;
            Object k1 = getKey();
            Object k2 = e.getKey();
            if (k1 == k2 || (k1 != null && k1.equals(k2))) {
                Object v1 = getValue();
                Object v2 = e.getValue();
                if (v1 == v2 || (v1 != null && v1.equals(v2)))
                    return true;
            }
            return false;
        }

重写equals要满足几个条件：

自反性：对于任何非空引用值 x，x.equals(x) 都应返回 true。
对称性：对于任何非空引用值 x 和 y，当且仅当 y.equals(x) 返回 true 时，x.equals(y) 才应返回 true。
传递性：对于任何非空引用值 x、y 和 z，如果 x.equals(y) 返回 true，并且 y.equals(z) 返回
true，那么 x.equals(z) 应返回 true。
一致性：对于任何非空引用值 x 和 y，多次调用 x.equals(y) 始终返回 true 或始终返回 false，前提是对象上
equals 比较中所用的信息没有被修改。
对于任何非空引用值 x，x.equals(null) 都应返回 false。

• 存储空间动态分配

HashMap的桶数目，即Entry[] table数组的长度，由于数组是内存中连续的存储单元，它的空间代价是很大的，但是它的随机存取的速度是Java集合中最快的。我们增大桶的数量，而减少Entry<Key,Value>链表的长度，来提高从HashMap中读取数据的速度。这是典型的拿空间换时间的策略。

但是我们不能刚开始就给HashMap分配过多的桶(即Entry[] table 数组起始不能太大)，这是因为数组是连续的内存空间，它的创建代价很大，况且我们不能确定给HashMap分配这么大的空间，它实际到底能够用多少，为了解决这一个问题，HashMap采用了根据实际的情况，动态地分配桶的数量。

要动态分配桶的数量，这就要求要有一个权衡的策略了，HashMap的权衡策略是这样的：

如果   HashMap的大小 > HashMap的容量(即Entry[] table的大小)*加载因子(经验值0.75)
 则   HashMap中的Entry[] table 的容量扩充为当前的一倍；然后重新将以前桶中的`Entry<Key,Value>`链表重新分配到各个桶中

上述的 HashMap的容量(即Entry[] table的大小) * 加载因子(经验值0.75)就是所谓的阀值(threshold)。

2、HashTable
HashTable继承Dictionary类，实现Map, Cloneable,Serializable接口，不允许key为空，采用拉链法实现与HashMap类似。
HashTable是线程安全的（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，通过该方法我们可以同步访问潜在的HashMap，对整个map对象加锁。CurrentHashMap是线程安全的，并且只对桶加锁，不会影响map对象上其它桶的操作）。