Java集合源代码剖析（二）【HashMap、Hashtable】

HashMap源代码剖析

HashMap简单介绍

    HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题。容量不足（超过了阀值）时，相同会自己主动增长。

    HashMap是非线程安全的，仅仅是用于单线程环境下，多线程环境下能够採用concurrent并发包下的concurrentHashMap。

    HashMap 实现了Serializable接口，因此它支持序列化。实现了Cloneable接口。能被克隆。

HashMap源代码剖析

    HashMap的源代码例如以下(加入了比較具体的凝视)：

package java.util;
import java.io.*;

public class HashMap<K,V>
    extends AbstractMap<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, Serializable
{

    // 默认的初始容量（容量为HashMap中槽的数目）是16。且实际容量必须是2的整数次幂。
    static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;

    // 最大容量（必须是2的幂且小于2的30次方。传入容量过大将被这个值替换）
    static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;

    // 默认载入因子为0.75
    static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;

    // 存储数据的Entry数组，长度是2的幂。
    // HashMap採用链表法解决冲突，每一个Entry本质上是一个单向链表
    transient Entry[] table;

    // HashMap的底层数组中已用槽的数量
    transient int size;

    // HashMap的阈值。用于推断是否须要调整HashMap的容量（threshold = 容量*载入因子）
    int threshold;

    // 载入因子实际大小
    final float loadFactor;

    // HashMap被改变的次数
    transient volatile int modCount;

    // 指定“容量大小”和“载入因子”的构造函数
    public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
                                               initialCapacity);
        // HashMap的最大容量仅仅能是MAXIMUM_CAPACITY
        if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        //载入因此不能小于0
        if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
            throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
                                               loadFactor);

        // 找出“大于initialCapacity”的最小的2的幂
        int capacity = 1;
        while (capacity < initialCapacity)
            capacity <<= 1;

        // 设置“载入因子”
        this.loadFactor = loadFactor;
        // 设置“HashMap阈值”，当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就须要将HashMap的容量加倍。
        threshold = (int)(capacity * loadFactor);
        // 创建Entry数组。用来保存数据
        table = new Entry[capacity];
        init();
    }


    // 指定“容量大小”的构造函数
    public HashMap(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
    }

    // 默认构造函数。
    public HashMap() {
        // 设置“载入因子”为默认载入因子0.75
        this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR;
        // 设置“HashMap阈值”。当HashMap中存储数据的数量达到threshold时，就须要将HashMap的容量加倍。
        threshold = (int)(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY * DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        // 创建Entry数组，用来保存数据
        table = new Entry[DEFAULT_INITIAL_CAPACITY];
        init();
    }

    // 包括“子Map”的构造函数
    public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                      DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR);
        // 将m中的所有元素逐个加入到HashMap中
        putAllForCreate(m);
    }

    //求hash值的方法。又一次计算hash值
    static int hash(int h) {
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

    // 返回h在数组中的索引值，这里用&取代取模，旨在提升效率
    // h & (length-1)保证返回值的小于length
    static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

    public int size() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 获取key相应的value
    public V get(Object key) {
        if (key == null)
            return getForNullKey();
        // 获取key的hash值
        int hash = hash(key.hashCode());
        // 在“该hash值相应的链表”上查找“键值等于key”的元素
        for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
             e != null;
             e = e.next) {
            Object k;
            //推断key是否相同
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
                return e.value;
        }
        //没找到则返回null
        return null;
    }

    // 获取“key为null”的元素的值
    // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！
    private V getForNullKey() {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null)
                return e.value;
        }
        return null;
    }

    // HashMap是否包括key
    public boolean containsKey(Object key) {
        return getEntry(key) != null;
    }

    // 返回“键为key”的键值对
    final Entry<K,V> getEntry(Object key) {
        // 获取哈希值
        // HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置。“key不为null”的则调用hash()计算哈希值
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        // 在“该hash值相应的链表”上查找“键值等于key”的元素
        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;
    }

    // 将“key-value”加入到HashMap中
    public V put(K key, V value) {
        // 若“key为null”，则将该键值对加入到table[0]中。
        if (key == null)
            return putForNullKey(value);
        // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其加入到该哈希值相应的链表中。
        int hash = hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            // 若“该key”相应的键值对已经存在。则用新的value取代旧的value。然后退出！
            if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }

        // 若“该key”相应的键值对不存在，则将“key-value”加入到table中
        modCount++;
        //将key-value加入到table[i]处
        addEntry(hash, key, value, i);
        return null;
    }

    // putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对加入到table[0]位置
    private V putForNullKey(V value) {
        for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
            if (e.key == null) {
                V oldValue = e.value;
                e.value = value;
                e.recordAccess(this);
                return oldValue;
            }
        }
        // 假设没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!
        modCount++;
        addEntry(0, null, value, 0);
        return null;
    }

    // 创建HashMap相应的“加入方法”，
    // 它和put()不同。putForCreate()是内部方法。它被构造函数等调用，用来创建HashMap
    // 而put()是对外提供的往HashMap中加入元素的方法。
    private void putForCreate(K key, V value) {
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);

        // 若该HashMap表中存在“键值等于key”的元素，则替换该元素的value值
        for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                e.value = value;
                return;
            }
        }

        // 若该HashMap表中不存在“键值等于key”的元素，则将该key-value加入到HashMap中
        createEntry(hash, key, value, i);
    }

    // 将“m”中的所有元素都加入到HashMap中。
    // 该方法被内部的构造HashMap的方法所调用。
    private void putAllForCreate(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        // 利用迭代器将元素逐个加入到HashMap中
        for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
            Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
            putForCreate(e.getKey(), e.getValue());
        }
    }

    // 又一次调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的容量
    void resize(int newCapacity) {
        Entry[] oldTable = table;
        int oldCapacity = oldTable.length;
        //假设就容量已经达到了最大值，则不能再扩容。直接返回
        if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return;
        }

        // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的所有元素加入到“新HashMap”中。
        // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。
        Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
        transfer(newTable);
        table = newTable;
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
    }

    // 将HashMap中的所有元素都加入到newTable中
    void transfer(Entry[] newTable) {
        Entry[] src = table;
        int newCapacity = newTable.length;
        for (int j = 0; j < src.length; j++) {
            Entry<K,V> e = src[j];
            if (e != null) {
                src[j] = null;
                do {
                    Entry<K,V> next = e.next;
                    int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                    e.next = newTable[i];
                    newTable[i] = e;
                    e = next;
                } while (e != null);
            }
        }
    }

    // 将"m"的所有元素都加入到HashMap中
    public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
        // 有效性推断
        int numKeysToBeAdded = m.size();
        if (numKeysToBeAdded == 0)
            return;

        // 计算容量是否足够，
        // 若“当前阀值容量 < 须要的容量”，则将容量x2。
        if (numKeysToBeAdded > threshold) {
            int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
            if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
                targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
            int newCapacity = table.length;
            while (newCapacity < targetCapacity)
                newCapacity <<= 1;
            if (newCapacity > table.length)
                resize(newCapacity);
        }

        // 通过迭代器。将“m”中的元素逐个加入到HashMap中。
        for (Iterator<? extends Map.Entry<? extends K, ? extends V>> i = m.entrySet().iterator(); i.hasNext(); ) {
            Map.Entry<? extends K, ? extends V> e = i.next();
            put(e.getKey(), e.getValue());
        }
    }

    // 删除“键为key”元素
    public V remove(Object key) {
        Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key);
        return (e == null ? null : e.value);
    }

    // 删除“键为key”的元素
    final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {
        // 获取哈希值。若key为null，则哈希值为0；否则调用hash()进行计算
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry<K,V> prev = table[i];
        Entry<K,V> e = prev;

        // 删除链表中“键为key”的元素
        // 本质是“删除单向链表中的节点”
        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            Object k;
            if (e.hash == hash &&
                ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    table[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }

        return e;
    }

    // 删除“键值对”
    final Entry<K,V> removeMapping(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return null;

        Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
        Object key = entry.getKey();
        int hash = (key == null) ? 0 : hash(key.hashCode());
        int i = indexFor(hash, table.length);
        Entry<K,V> prev = table[i];
        Entry<K,V> e = prev;

        // 删除链表中的“键值对e”
        // 本质是“删除单向链表中的节点”
        while (e != null) {
            Entry<K,V> next = e.next;
            if (e.hash == hash && e.equals(entry)) {
                modCount++;
                size--;
                if (prev == e)
                    table[i] = next;
                else
                    prev.next = next;
                e.recordRemoval(this);
                return e;
            }
            prev = e;
            e = next;
        }

        return e;
    }

    // 清空HashMap，将所有的元素设为null
    public void clear() {
        modCount++;
        Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length; i++)
            tab[i] = null;
        size = 0;
    }

    // 是否包括“值为value”的元素
    public boolean containsValue(Object value) {
    // 若“value为null”，则调用containsNullValue()查找
    if (value == null)
            return containsNullValue();

    // 若“value不为null”。则查找HashMap中是否有值为value的节点。
    Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
                if (value.equals(e.value))
                    return true;
    return false;
    }

    // 是否包括null值
    private boolean containsNullValue() {
    Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length ; i++)
            for (Entry e = tab[i] ; e != null ; e = e.next)
                if (e.value == null)
                    return true;
    return false;
    }

    // 克隆一个HashMap，并返回Object对象
    public Object clone() {
        HashMap<K,V> result = null;
        try {
            result = (HashMap<K,V>)super.clone();
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // assert false;
        }
        result.table = new Entry[table.length];
        result.entrySet = null;
        result.modCount = 0;
        result.size = 0;
        result.init();
        // 调用putAllForCreate()将所有元素加入到HashMap中
        result.putAllForCreate(this);

        return result;
    }

    // Entry是单向链表。
    // 它是 “HashMap链式存储法”相应的链表。
    // 它实现了Map.Entry 接口。即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数
    static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        final K key;
        V value;
        // 指向下一个节点
        Entry<K,V> next;
        final int hash;

        // 构造函数。
        // 输入參数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"
        Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
            value = v;
            next = n;
            key = k;
            hash = h;
        }

        public final K getKey() {
            return key;
        }

        public final V getValue() {
            return value;
        }

        public final V setValue(V newValue) {
            V oldValue = value;
            value = newValue;
            return oldValue;
        }

        // 推断两个Entry是否相等
        // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。
        // 否则。返回false
        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;
        }

        // 实现hashCode()
        public final int hashCode() {
            return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
                   (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }

        public final String toString() {
            return getKey() + "=" + getValue();
        }

        // 当向HashMap中加入元素时。绘调用recordAccess()。
        // 这里不做不论什么处理
        void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        }

        // 当从HashMap中删除元素时，绘调用recordRemoval()。
        // 这里不做不论什么处理
        void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
        }
    }

    // 新增Entry。将“key-value”插入指定位置。bucketIndex是位置索引。
    void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，
        // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小
        if (size++ >= threshold)
            resize(2 * table.length);
    }

    // 创建Entry。将“key-value”插入指定位置。
    void createEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
        // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中
        Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
        // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”，
        // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”
        table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        size++;
    }

    // HashIterator是HashMap迭代器的抽象出来的父类，实现了公共了函数。
    // 它包括“key迭代器(KeyIterator)”、“Value迭代器(ValueIterator)”和“Entry迭代器(EntryIterator)”3个子类。
    private abstract class HashIterator<E> implements Iterator<E> {
        // 下一个元素
        Entry<K,V> next;
        // expectedModCount用于实现fast-fail机制。
        int expectedModCount;
        // 当前索引
        int index;
        // 当前元素
        Entry<K,V> current;

        HashIterator() {
            expectedModCount = modCount;
            if (size > 0) { // advance to first entry
                Entry[] t = table;
                // 将next指向table中第一个不为null的元素。
                // 这里利用了index的初始值为0。从0開始依次向后遍历。直到找到不为null的元素就退出循环。
                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                    ;
            }
        }

        public final boolean hasNext() {
            return next != null;
        }

        // 获取下一个元素
        final Entry<K,V> nextEntry() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            Entry<K,V> e = next;
            if (e == null)
                throw new NoSuchElementException();

            // 注意。！！
            // 一个Entry就是一个单向链表
            // 若该Entry的下一个节点不为空。就将next指向下一个节点;
            // 否则。将next指向下一个链表(也是下一个Entry)的不为null的节点。
            if ((next = e.next) == null) {
                Entry[] t = table;
                while (index < t.length && (next = t[index++]) == null)
                    ;
            }
            current = e;
            return e;
        }

        // 删除当前元素
        public void remove() {
            if (current == null)
                throw new IllegalStateException();
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            Object k = current.key;
            current = null;
            HashMap.this.removeEntryForKey(k);
            expectedModCount = modCount;
        }

    }

    // value的迭代器
    private final class ValueIterator extends HashIterator<V> {
        public V next() {
            return nextEntry().value;
        }
    }

    // key的迭代器
    private final class KeyIterator extends HashIterator<K> {
        public K next() {
            return nextEntry().getKey();
        }
    }

    // Entry的迭代器
    private final class EntryIterator extends HashIterator<Map.Entry<K,V>> {
        public Map.Entry<K,V> next() {
            return nextEntry();
        }
    }

    // 返回一个“key迭代器”
    Iterator<K> newKeyIterator()   {
        return new KeyIterator();
    }
    // 返回一个“value迭代器”
    Iterator<V> newValueIterator()   {
        return new ValueIterator();
    }
    // 返回一个“entry迭代器”
    Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator()   {
        return new EntryIterator();
    }

    // HashMap的Entry相应的集合
    private transient Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;

    // 返回“key的集合”，实际上返回一个“KeySet对象”
    public Set<K> keySet() {
        Set<K> ks = keySet;
        return (ks != null ? ks : (keySet = new KeySet()));
    }

    // Key相应的集合
    // KeySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有反复的Key。
    private final class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public Iterator<K> iterator() {
            return newKeyIterator();
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsKey(o);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return HashMap.this.removeEntryForKey(o) != null;
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }

    // 返回“value集合”。实际上返回的是一个Values对象
    public Collection<V> values() {
        Collection<V> vs = values;
        return (vs != null ? vs : (values = new Values()));
    }

    // “value集合”
    // Values继承于AbstractCollection，不同于“KeySet继承于AbstractSet”，
    // Values中的元素能够反复。由于不同的key能够指向相同的value。
    private final class Values extends AbstractCollection<V> {
        public Iterator<V> iterator() {
            return newValueIterator();
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsValue(o);
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }

    // 返回“HashMap的Entry集合”
    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
        return entrySet0();
    }

    // 返回“HashMap的Entry集合”，它实际是返回一个EntrySet对象
    private Set<Map.Entry<K,V>> entrySet0() {
        Set<Map.Entry<K,V>> es = entrySet;
        return es != null ? es : (entrySet = new EntrySet());
    }

    // EntrySet相应的集合
    // EntrySet继承于AbstractSet，说明该集合中没有反复的EntrySet。
    private final class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
        public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
            return newEntryIterator();
        }
        public boolean contains(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry<K,V> e = (Map.Entry<K,V>) o;
            Entry<K,V> candidate = getEntry(e.getKey());
            return candidate != null && candidate.equals(e);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return removeMapping(o) != null;
        }
        public int size() {
            return size;
        }
        public void clear() {
            HashMap.this.clear();
        }
    }

    // java.io.Serializable的写入函数
    // 将HashMap的“总的容量，实际容量。所有的Entry”都写入到输出流中
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws IOException
    {
        Iterator<Map.Entry<K,V>> i =
            (size > 0) ? entrySet0().iterator() : null;

        // Write out the threshold, loadfactor, and any hidden stuff
        s.defaultWriteObject();

        // Write out number of buckets
        s.writeInt(table.length);

        // Write out size (number of Mappings)
        s.writeInt(size);

        // Write out keys and values (alternating)
        if (i != null) {
            while (i.hasNext()) {
            Map.Entry<K,V> e = i.next();
            s.writeObject(e.getKey());
            s.writeObject(e.getValue());
            }
        }
    }


    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

    // java.io.Serializable的读取函数：依据写入方式读出
    // 将HashMap的“总的容量，实际容量。所有的Entry”依次读出
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
         throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        // Read in the threshold, loadfactor, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in number of buckets and allocate the bucket array;
        int numBuckets = s.readInt();
        table = new Entry[numBuckets];

        init();  // Give subclass a chance to do its thing.

        // Read in size (number of Mappings)
        int size = s.readInt();

        // Read the keys and values, and put the mappings in the HashMap
        for (int i=0; i<size; i++) {
            K key = (K) s.readObject();
            V value = (V) s.readObject();
            putForCreate(key, value);
        }
    }

    // 返回“HashMap总的容量”
    int   capacity()     { return table.length; }
    // 返回“HashMap的载入因子”
    float loadFactor()   { return loadFactor;   }
}

几点总结

    1、首先要清楚HashMap的存储结构，例如以下图所看到的：

    图中，紫色部分即代表哈希表，也称为哈希数组。数组的每一个元素都是一个单链表的头节点，链表是用来解决冲突的，假设不同的key映射到了数组的同一位置处。就将其放入单链表中。

    2、首先看链表中节点的数据结构：

// Entry是单向链表。
// 它是 “HashMap链式存储法”相应的链表。
// 它实现了Map.Entry 接口。即实现getKey(), getValue(), setValue(V value), equals(Object o), hashCode()这些函数
static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
    final K key;
    V value;
    // 指向下一个节点
    Entry<K,V> next;
    final int hash;

    // 构造函数。
    // 输入參数包括"哈希值(h)", "键(k)", "值(v)", "下一节点(n)"
    Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) {
        value = v;
        next = n;
        key = k;
        hash = h;
    }

    public final K getKey() {
        return key;
    }

    public final V getValue() {
        return value;
    }

    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }

    // 推断两个Entry是否相等
    // 若两个Entry的“key”和“value”都相等，则返回true。
    // 否则。返回false
    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;
    }

    // 实现hashCode()
    public final int hashCode() {
        return (key==null   ? 0 : key.hashCode()) ^
               (value==null ? 0 : value.hashCode());
    }

    public final String toString() {
        return getKey() + "=" + getValue();
    }

    // 当向HashMap中加入元素时，绘调用recordAccess()。
    // 这里不做不论什么处理
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
    }

    // 当从HashMap中删除元素时。绘调用recordRemoval()。
    // 这里不做不论什么处理
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
    }
}

    它的结构元素除了key、value、hash外，还有next。next指向下一个节点。另外，这里覆写了equals和hashCode方法来保证键值对的独一无二。

    3、HashMap共同拥有四个构造方法。

构造方法中提到了两个非常重要的參数：初始容量和载入因子。这两个參数是影响HashMap性能的重要參数，当中容量表示哈希表中槽的数量（即哈希数组的长度）。初始容量是创建哈希表时的容量（从构造函数中能够看出，假设不指明，则默觉得16）。载入因子是哈希表在其容量自己主动添加之前能够达到多满的一种尺度。当哈希表中的条目数超出了载入因子与当前容量的乘积时，则要对该哈希表进行 resize 操作（即扩容）。

    以下说下载入因子。假设载入因子越大，对空间的利用更充分，可是查找效率会减少（链表长度会越来越长）；假设载入因子太小，那么表中的数据将过于稀疏（非常多空间还没用。就開始扩容了），对空间造成严重浪费。假设我们在构造方法中不指定。则系统默认载入因子为0.75。这是一个比較理想的值，普通情况下我们是无需改动的。

    另外。不管我们指定的容量为多少。构造方法都会将实际容量设为不小于指定容量的2的次方的一个数。且最大值不能超过2的30次方

    4、HashMap中key和value都同意为null。

    5、要重点分析下HashMap中用的最多的两个方法put和get。先从比較简单的get方法着手。源代码例如以下：

// 获取key相应的value
public V get(Object key) {
    if (key == null)
        return getForNullKey();
    // 获取key的hash值
    int hash = hash(key.hashCode());
    // 在“该hash值相应的链表”上查找“键值等于key”的元素
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) {
        Object k;
/推断key是否相同
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k)))
            return e.value;
    }
没找到则返回null
    return null;
}

// 获取“key为null”的元素的值
// HashMap将“key为null”的元素存储在table[0]位置，但不一定是该链表的第一个位置！
private V getForNullKey() {
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        if (e.key == null)
            return e.value;
    }
    return null;
}

    首先，假设key为null，则直接从哈希表的第一个位置table[0]相应的链表上查找。记住，key为null的键值对永远都放在以table[0]为头结点的链表中，当然不一定是存放在头结点table[0]中。

    假设key不为null，则先求的key的hash值。依据hash值找到在table中的索引。在该索引相应的单链表中查找是否有键值对的key与目标key相等，有就返回相应的value，没有则返回null。

    put方法略微复杂些，代码例如以下：

  // 将“key-value”加入到HashMap中
  public V put(K key, V value) {
      // 若“key为null”。则将该键值对加入到table[0]中。
      if (key == null)
          return putForNullKey(value);
      // 若“key不为null”，则计算该key的哈希值，然后将其加入到该哈希值相应的链表中。
      int hash = hash(key.hashCode());
      int i = indexFor(hash, table.length);
      for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {
          Object k;
          // 若“该key”相应的键值对已经存在。则用新的value取代旧的value。然后退出！
          if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {
              V oldValue = e.value;
              e.value = value;
              e.recordAccess(this);
              return oldValue;
          }
      }

      // 若“该key”相应的键值对不存在。则将“key-value”加入到table中
      modCount++;
//将key-value加入到table[i]处
      addEntry(hash, key, value, i);
      return null;
  }

    假设key为null。则将其加入到table[0]相应的链表中，putForNullKey的源代码例如以下：

// putForNullKey()的作用是将“key为null”键值对加入到table[0]位置
private V putForNullKey(V value) {
    for (Entry<K,V> e = table[0]; e != null; e = e.next) {
        if (e.key == null) {
            V oldValue = e.value;
            e.value = value;
            e.recordAccess(this);
            return oldValue;
        }
    }
    // 假设没有存在key为null的键值对，则直接题阿见到table[0]处!
    modCount++;
    addEntry(0, null, value, 0);
    return null;
}

    假设key不为null，则相同先求出key的hash值，依据hash值得出在table中的索引。而后遍历相应的单链表，假设单链表中存在与目标key相等的键值对。则将新的value覆盖旧的value，比将旧的value返回，假设找不到与目标key相等的键值对，或者该单链表为空，则将该键值对插入到改单链表的头结点位置（每次新插入的节点都是放在头结点的位置），该操作是有addEntry方法实现的，它的源代码例如以下：

// 新增Entry。将“key-value”插入指定位置，bucketIndex是位置索引。
void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {
    // 保存“bucketIndex”位置的值到“e”中
    Entry<K,V> e = table[bucketIndex];
    // 设置“bucketIndex”位置的元素为“新Entry”。
    // 设置“e”为“新Entry的下一个节点”
    table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
    // 若HashMap的实际大小 不小于 “阈值”，则调整HashMap的大小
    if (size++ >= threshold)
        resize(2 * table.length);
}

    注意这里倒数第三行的构造方法。将key-value键值对赋给table[bucketIndex]，并将其next指向元素e，这便将key-value放到了头结点中。并将之前的头结点接在了它的后面。该方法也说明。每次put键值对的时候。总是将新的该键值对放在table[bucketIndex]处（即头结点处）。

    两外注意最后两行代码，每次加入键值对时，都要推断当前已用的槽的数目是否大于等于阀值（容量*载入因子），假设大于等于，则进行扩容。将容量扩为原来容量的2倍。

    6、关于扩容。

上面我们看到了扩容的方法，resize方法。它的源代码例如以下：

// 又一次调整HashMap的大小，newCapacity是调整后的单位
void resize(int newCapacity) {
    Entry[] oldTable = table;
    int oldCapacity = oldTable.length;
    if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {
        threshold = Integer.MAX_VALUE;
        return;
    }

    // 新建一个HashMap，将“旧HashMap”的所有元素加入到“新HashMap”中，
    // 然后，将“新HashMap”赋值给“旧HashMap”。
    Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];
    transfer(newTable);
    table = newTable;
    threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
}

    非常明显。是新建了一个HashMap的底层数组，而后调用transfer方法，将就HashMap的所有元素加入到新的HashMap中（要又一次计算元素在新的数组中的索引位置）。transfer方法的源代码例如以下：

// 将HashMap中的所有元素都加入到newTable中
void transfer(Entry[] newTable) {
    Entry[] src = table;
    int newCapacity = newTable.length;
    for (int j = 0; j < src.length; j++) {
        Entry<K,V> e = src[j];
        if (e != null) {
            src[j] = null;
            do {
                Entry<K,V> next = e.next;
                int i = indexFor(e.hash, newCapacity);
                e.next = newTable[i];
                newTable[i] = e;
                e = next;
            } while (e != null);
        }
    }
}

    非常明显，扩容是一个相当耗时的操作。由于它须要又一次计算这些元素在新的数组中的位置并进行复制处理。因此，我们在用HashMap的时，最好能提前预估下HashMap中元素的个数。这样有助于提高HashMap的性能。

    7、注意containsKey方法和containsValue方法。

前者直接能够通过key的哈希值将搜索范围定位到指定索引相应的链表，而后者要对哈希数组的每一个链表进行搜索。

    8、我们重点来分析下求hash值和索引值的方法，这两个方法便是HashMap设计的最为核心的部分，二者结合能保证哈希表中的元素尽可能均匀地散列。

    计算哈希值的方法例如以下：

static int hash(int h) {
        h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
        return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
    }

    它仅仅是一个数学公式，IDK这样设计对hash值的计算，自然有它的优点，至于为什么这样设计。我们这里不去追究，仅仅要明确一点。用的位的操作使hash值的计算效率非常高。

    由hash值找到相应索引的方法例如以下：

static int indexFor(int h, int length) {
        return h & (length-1);
    }

    这个我们要重点说下，我们一般对哈希表的散列非常自然地会想到用hash值对length取模（即除法散列法）。Hashtable中也是这样实现的，这样的方法基本能保证元素在哈希表中散列的比較均匀，但取模会用到除法运算，效率非常低，HashMap中则通过h&(length-1)的方法来取代取模，相同实现了均匀的散列，但效率要高非常多，这也是HashMap对Hashtable的一个改进。

    接下来，我们分析下为什么哈希表的容量一定要是2的整数次幂。

首先。length为2的整数次幂的话，h&(length-1)就相当于对length取模。这样便保证了散列的均匀。同一时候也提升了效率；其次。length为2的整数次幂的话。为偶数，这样length-1为奇数，奇数的最后一位是1。这样便保证了h&(length-1)的最后一位可能为0。也可能为1（这取决于h的值）。即与后的结果可能为偶数，也可能为奇数，这样便能够保证散列的均匀性，而假设length为奇数的话，非常明显length-1为偶数，它的最后一位是0。这样h&(length-1)的最后一位肯定为0，即仅仅能为偶数。这样不论什么hash值都仅仅会被散列到数组的偶数下标位置上，这便浪费了近一半的空间，因此，length取2的整数次幂，是为了使不同hash值发生碰撞的概率较小。这样就能使元素在哈希表中均匀地散列。

Hashtable源代码剖析

Hashtable简单介绍

    Hashtable相同是基于哈希表实现的，相同每一个元素是一个key-value对。其内部也是通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，相同会自己主动增长。

    Hashtable也是JDK1.0引入的类。是线程安全的，能用于多线程环境中。

    Hashtable相同实现了Serializable接口。它支持序列化，实现了Cloneable接口。能被克隆。

HashTable源代码剖析

    Hashtable的源代码的非常多实现都与HashMap几乎相同，源代码例如以下（加入了比較具体的凝视）：

package java.util;
import java.io.*;

public class Hashtable<K,V>
    extends Dictionary<K,V>
    implements Map<K,V>, Cloneable, java.io.Serializable {

    // 保存key-value的数组。
    // Hashtable相同採用单链表解决冲突。每一个Entry本质上是一个单向链表
    private transient Entry[] table;

    // Hashtable中键值对的数量
    private transient int count;

    // 阈值。用于推断是否须要调整Hashtable的容量（threshold = 容量*载入因子）
    private int threshold;

    // 载入因子
    private float loadFactor;

    // Hashtable被改变的次数。用于fail-fast机制的实现
    private transient int modCount = 0;

    // 序列版本
    private static final long serialVersionUID = 1421746759512286392L;

    // 指定“容量大小”和“载入因子”的构造函数
    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)(initialCapacity * loadFactor);
    }

    // 指定“容量大小”的构造函数
    public Hashtable(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0.75f);
    }

    // 默认构造函数。
    public Hashtable() {
        // 默认构造函数，指定的容量大小是11；载入因子是0.75
        this(11, 0.75f);
    }

    // 包括“子Map”的构造函数
    public Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) {
        this(Math.max(2*t.size(), 11), 0.75f);
        // 将“子Map”的所有元素都加入到Hashtable中
        putAll(t);
    }

    public synchronized int size() {
        return count;
    }

    public synchronized boolean isEmpty() {
        return count == 0;
    }

    // 返回“所有key”的枚举对象
    public synchronized Enumeration<K> keys() {
        return this.<K>getEnumeration(KEYS);
    }

    // 返回“所有value”的枚举对象
    public synchronized Enumeration<V> elements() {
        return this.<V>getEnumeration(VALUES);
    }

    // 推断Hashtable是否包括“值(value)”
    public synchronized boolean contains(Object value) {
        //注意，Hashtable中的value不能是null，
        // 若是null的话，抛出异常!
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)
        // 对于每一个Entry(单向链表)。逐个遍历，推断节点的值是否等于value
        Entry tab[] = table;
        for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
            for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
                if (e.value.equals(value)) {
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    public boolean containsValue(Object value) {
        return contains(value);
    }

    // 推断Hashtable是否包括key
    public synchronized boolean containsKey(Object key) {
        Entry tab[] = table;
        //计算hash值。直接用key的hashCode取代
        int hash = key.hashCode();
        // 计算在数组中的索引值
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        // 找到“key相应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
        for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // 返回key相应的value，没有的话返回null
    public synchronized V get(Object key) {
        Entry tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        // 计算索引值，
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        // 找到“key相应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
        for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                return e.value;
            }
        }
        return null;
    }

    // 调整Hashtable的长度，将长度变成原来的2倍+1
    protected void rehash() {
        int oldCapacity = table.length;
        Entry[] oldMap = table;

        //创建新容量大小的Entry数组
        int newCapacity = oldCapacity * 2 + 1;
        Entry[] newMap = new Entry[newCapacity];

        modCount++;
        threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);
        table = newMap;

        //将“旧的Hashtable”中的元素拷贝到“新的Hashtable”中
        for (int i = oldCapacity ; i-- > 0 ;) {
            for (Entry<K,V> old = oldMap[i] ; old != null ; ) {
                Entry<K,V> e = old;
                old = old.next;
                //又一次计算index
                int index = (e.hash & 0x7FFFFFFF) % newCapacity;
                e.next = newMap[index];
                newMap[index] = e;
            }
        }
    }

    // 将“key-value”加入到Hashtable中
    public synchronized V put(K key, V value) {
        // Hashtable中不能插入value为null的元素！！。
        if (value == null) {
            throw new NullPointerException();
        }

        // 若“Hashtable中已存在键为key的键值对”，
        // 则用“新的value”替换“旧的value”
        Entry tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                V old = e.value;
                e.value = value;
                return old;
                }
        }

        // 若“Hashtable中不存在键为key的键值对”，
        // 将“改动统计数”+1
        modCount++;
        //  若“Hashtable实际容量” > “阈值”(阈值=总的容量 * 载入因子)
        //  则调整Hashtable的大小
        if (count >= threshold) {
            rehash();

            tab = table;
            index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        }

        //将新的key-value对插入到tab[index]处（即链表的头结点）
        Entry<K,V> e = tab[index];
        tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        count++;
        return null;
    }

    // 删除Hashtable中键为key的元素
    public synchronized V remove(Object key) {
        Entry tab[] = table;
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

        //从table[index]链表中找出要删除的节点，并删除该节点。
        //由于是单链表，因此要保留带删节点的前一个节点，才干有效地删除节点
        for (Entry<K,V> e = tab[index], 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;
    }

    // 将“Map(t)”的中所有元素逐一加入到Hashtable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());
    }

    // 清空Hashtable
    // 将Hashtable的table数组的值所有设为null
    public synchronized void clear() {
        Entry tab[] = table;
        modCount++;
        for (int index = tab.length; --index >= 0; )
            tab[index] = null;
        count = 0;
    }

    // 克隆一个Hashtable，并以Object的形式返回。
    public synchronized Object clone() {
        try {
            Hashtable<K,V> t = (Hashtable<K,V>) super.clone();
            t.table = new Entry[table.length];
            for (int i = table.length ; i-- > 0 ; ) {
                t.table[i] = (table[i] != null)
                ? (Entry<K,V>) table[i].clone() : null;
            }
            t.keySet = null;
            t.entrySet = null;
            t.values = null;
            t.modCount = 0;
            return t;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            throw new InternalError();
        }
    }

    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(", ");
        }
    }

    // 获取Hashtable的枚举类对象
    // 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空枚举类”对象；
    // 否则。返回正常的Enumerator的对象。
    private <T> Enumeration<T> getEnumeration(int type) {
    if (count == 0) {
        return (Enumeration<T>)emptyEnumerator;
    } else {
        return new Enumerator<T>(type, false);
    }
    }

    // 获取Hashtable的迭代器
    // 若Hashtable的实际大小为0,则返回“空迭代器”对象；
    // 否则，返回正常的Enumerator的对象。(Enumerator实现了迭代器和枚举两个接口)
    private <T> Iterator<T> getIterator(int type) {
        if (count == 0) {
            return (Iterator<T>) emptyIterator;
        } else {
            return new Enumerator<T>(type, true);
        }
    }

    // Hashtable的“key的集合”。它是一个Set，没有反复元素
    private transient volatile Set<K> keySet = null;
    // Hashtable的“key-value的集合”。它是一个Set，没有反复元素
    private transient volatile Set<Map.Entry<K,V>> entrySet = null;
    // Hashtable的“key-value的集合”。它是一个Collection，能够有反复元素
    private transient volatile Collection<V> values = null;

    // 返回一个被synchronizedSet封装后的KeySet对象
    // synchronizedSet封装的目的是对KeySet的所有方法都加入synchronized。实现多线程同步
    public Set<K> keySet() {
        if (keySet == null)
            keySet = Collections.synchronizedSet(new KeySet(), this);
        return keySet;
    }

    // Hashtable的Key的Set集合。
    // KeySet继承于AbstractSet，所以，KeySet中的元素没有反复的。
    private class KeySet extends AbstractSet<K> {
        public Iterator<K> iterator() {
            return getIterator(KEYS);
        }
        public int size() {
            return count;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsKey(o);
        }
        public boolean remove(Object o) {
            return Hashtable.this.remove(o) != null;
        }
        public void clear() {
            Hashtable.this.clear();
        }
    }

    // 返回一个被synchronizedSet封装后的EntrySet对象
    // synchronizedSet封装的目的是对EntrySet的所有方法都加入synchronized，实现多线程同步
    public Set<Map.Entry<K,V>> entrySet() {
        if (entrySet==null)
            entrySet = Collections.synchronizedSet(new EntrySet(), this);
        return entrySet;
    }

    // Hashtable的Entry的Set集合。
    // EntrySet继承于AbstractSet，所以，EntrySet中的元素没有反复的。
    private class EntrySet extends AbstractSet<Map.Entry<K,V>> {
        public Iterator<Map.Entry<K,V>> iterator() {
            return getIterator(ENTRIES);
        }

        public boolean add(Map.Entry<K,V> o) {
            return super.add(o);
        }

        // 查找EntrySet中是否包括Object(0)
        // 首先。在table中找到o相应的Entry链表
        // 然后，查找Entry链表中是否存在Object
        public boolean contains(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry entry = (Map.Entry)o;
            Object key = entry.getKey();
            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.equals(entry))
                    return true;
            return false;
        }

        // 删除元素Object(0)
        // 首先，在table中找到o相应的Entry链表
        // 然后。删除链表中的元素Object
        public boolean remove(Object o) {
            if (!(o instanceof Map.Entry))
                return false;
            Map.Entry<K,V> entry = (Map.Entry<K,V>) o;
            K key = entry.getKey();
            Entry[] tab = table;
            int hash = key.hashCode();
            int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

            for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null; e != null;
                 prev = e, e = e.next) {
                if (e.hash==hash && e.equals(entry)) {
                    modCount++;
                    if (prev != null)
                        prev.next = e.next;
                    else
                        tab[index] = e.next;

                    count--;
                    e.value = null;
                    return true;
                }
            }
            return false;
        }

        public int size() {
            return count;
        }

        public void clear() {
            Hashtable.this.clear();
        }
    }

    // 返回一个被synchronizedCollection封装后的ValueCollection对象
    // synchronizedCollection封装的目的是对ValueCollection的所有方法都加入synchronized。实现多线程同步
    public Collection<V> values() {
    if (values==null)
        values = Collections.synchronizedCollection(new ValueCollection(),
                                                        this);
        return values;
    }

    // Hashtable的value的Collection集合。
    // ValueCollection继承于AbstractCollection，所以，ValueCollection中的元素能够反复的。
    private class ValueCollection extends AbstractCollection<V> {
        public Iterator<V> iterator() {
        return getIterator(VALUES);
        }
        public int size() {
            return count;
        }
        public boolean contains(Object o) {
            return containsValue(o);
        }
        public void clear() {
            Hashtable.this.clear();
        }
    }

    // 又一次equals()函数
    // 若两个Hashtable的所有key-value键值对都相等，则推断它们两个相等
    public synchronized boolean equals(Object o) {
        if (o == this)
            return true;

        if (!(o instanceof Map))
            return false;
        Map<K,V> t = (Map<K,V>) o;
        if (t.size() != size())
            return false;

        try {
            // 通过迭代器依次取出当前Hashtable的key-value键值对
            // 并推断该键值对，存在于Hashtable中。
            // 若不存在，则马上返回false。否则，遍历完“当前Hashtable”并返回true。
            Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
            while (i.hasNext()) {
                Map.Entry<K,V> e = i.next();
                K key = e.getKey();
                V value = e.getValue();
                if (value == null) {
                    if (!(t.get(key)==null && t.containsKey(key)))
                        return false;
                } else {
                    if (!value.equals(t.get(key)))
                        return false;
                }
            }
        } catch (ClassCastException unused)   {
            return false;
        } catch (NullPointerException unused) {
            return false;
        }

        return true;
    }

    // 计算Entry的hashCode
    // 若 Hashtable的实际大小为0 或者 载入因子<0。则返回0。
    // 否则，返回“Hashtable中的每一个Entry的key和value的异或值 的总和”。
    public synchronized int hashCode() {
        int h = 0;
        if (count == 0 || loadFactor < 0)
            return h;  // Returns zero

        loadFactor = -loadFactor;  // Mark hashCode computation in progress
        Entry[] tab = table;
        for (int i = 0; i < tab.length; i++)
            for (Entry e = tab[i]; e != null; e = e.next)
                h += e.key.hashCode() ^ e.value.hashCode();
        loadFactor = -loadFactor;  // Mark hashCode computation complete

        return h;
    }

    // java.io.Serializable的写入函数
    // 将Hashtable的“总的容量，实际容量。所有的Entry”都写入到输出流中
    private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws IOException
    {
        // Write out the length, threshold, loadfactor
        s.defaultWriteObject();

        // Write out length, count of elements and then the key/value objects
        s.writeInt(table.length);
        s.writeInt(count);
        for (int index = table.length-1; index >= 0; index--) {
            Entry entry = table[index];

            while (entry != null) {
            s.writeObject(entry.key);
            s.writeObject(entry.value);
            entry = entry.next;
            }
        }
    }

    // java.io.Serializable的读取函数：依据写入方式读出
    // 将Hashtable的“总的容量，实际容量，所有的Entry”依次读出
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
         throws IOException, ClassNotFoundException
    {
        // Read in the length, threshold, and loadfactor
        s.defaultReadObject();

        // Read the original length of the array and number of elements
        int origlength = s.readInt();
        int elements = s.readInt();

        // Compute new size with a bit of room 5% to grow but
        // no larger than the original size.  Make the length
        // odd if it's large enough, this helps distribute the entries.
        // Guard against the length ending up zero, that's not valid.
        int length = (int)(elements * loadFactor) + (elements / 20) + 3;
        if (length > elements && (length & 1) == 0)
            length--;
        if (origlength > 0 && length > origlength)
            length = origlength;

        Entry[] table = new Entry[length];
        count = 0;

        // Read the number of elements and then all the key/value objects
        for (; elements > 0; elements--) {
            K key = (K)s.readObject();
            V value = (V)s.readObject();
                // synch could be eliminated for performance
                reconstitutionPut(table, key, value);
        }
        this.table = table;
    }

    private void reconstitutionPut(Entry[] tab, K key, V value)
        throws StreamCorruptedException
    {
        if (value == null) {
            throw new java.io.StreamCorruptedException();
        }
        // Makes sure the key is not already in the hashtable.
        // This should not happen in deserialized version.
        int hash = key.hashCode();
        int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
        for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
            if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
                throw new java.io.StreamCorruptedException();
            }
        }
        // Creates the new entry.
        Entry<K,V> e = tab[index];
        tab[index] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);
        count++;
    }

    // Hashtable的Entry节点，它本质上是一个单向链表。
    // 也因此，我们才干推断出Hashtable是由拉链法实现的散列表
    private static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {
        // 哈希值
        int hash;
        K key;
        V value;
        // 指向的下一个Entry。即链表的下一个节点
        Entry<K,V> next;

        // 构造函数
        protected Entry(int hash, K key, V value, Entry<K,V> next) {
            this.hash = hash;
            this.key = key;
            this.value = value;
            this.next = next;
        }

        protected Object clone() {
            return new Entry<K,V>(hash, key, value,
                  (next==null ? null : (Entry<K,V>) next.clone()));
        }

        public K getKey() {
            return key;
        }

        public V getValue() {
            return value;
        }

        // 设置value。若value是null，则抛出异常。
        public V setValue(V value) {
            if (value == null)
                throw new NullPointerException();

            V oldValue = this.value;
            this.value = value;
            return oldValue;
        }

        // 覆盖equals()方法，推断两个Entry是否相等。
        // 若两个Entry的key和value都相等，则觉得它们相等。
        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 ^ (value==null ? 0 : value.hashCode());
        }

        public String toString() {
            return key.toString()+"="+value.toString();
        }
    }

    private static final int KEYS = 0;
    private static final int VALUES = 1;
    private static final int ENTRIES = 2;

    // Enumerator的作用是提供了“通过elements()遍历Hashtable的接口” 和 “通过entrySet()遍历Hashtable的接口”。
    private class Enumerator<T> implements Enumeration<T>, Iterator<T> {
        // 指向Hashtable的table
        Entry[] table = Hashtable.this.table;
        // Hashtable的总的大小
        int index = table.length;
        Entry<K,V> entry = null;
        Entry<K,V> lastReturned = null;
        int type;

        // Enumerator是 “迭代器(Iterator)” 还是 “枚举类(Enumeration)”的标志
        // iterator为true，表示它是迭代器；否则。是枚举类。
        boolean iterator;

        // 在将Enumerator当作迭代器使用时会用到，用来实现fail-fast机制。
        protected int expectedModCount = modCount;

        Enumerator(int type, boolean iterator) {
            this.type = type;
            this.iterator = iterator;
        }

        // 从遍历table的数组的末尾向前查找，直到找到不为null的Entry。
        public boolean hasMoreElements() {
            Entry<K,V> e = entry;
            int i = index;
            Entry[] t = table;
            /* Use locals for faster loop iteration */
            while (e == null && i > 0) {
                e = t[--i];
            }
            entry = e;
            index = i;
            return e != null;
        }

        // 获取下一个元素
        // 注意：从hasMoreElements() 和nextElement() 能够看出“Hashtable的elements()遍历方式”
        // 首先。从后向前的遍历table数组。table数组的每一个节点都是一个单向链表(Entry)。
        // 然后，依次向后遍历单向链表Entry。
        public T nextElement() {
            Entry<K,V> et = entry;
            int i = index;
            Entry[] t = table;
            /* Use locals for faster loop iteration */
            while (et == null && i > 0) {
                et = t[--i];
            }
            entry = et;
            index = i;
            if (et != null) {
                Entry<K,V> e = lastReturned = entry;
                entry = e.next;
                return type == KEYS ? (T)e.key : (type == VALUES ? (T)e.value : (T)e);
            }
            throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
        }

        // 迭代器Iterator的推断是否存在下一个元素
        // 实际上，它是调用的hasMoreElements()
        public boolean hasNext() {
            return hasMoreElements();
        }

        // 迭代器获取下一个元素
        // 实际上，它是调用的nextElement()
        public T next() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
            return nextElement();
        }

        // 迭代器的remove()接口。
        // 首先。它在table数组中找出要删除元素所在的Entry，
        // 然后。删除单向链表Entry中的元素。
        public void remove() {
            if (!iterator)
                throw new UnsupportedOperationException();
            if (lastReturned == null)
                throw new IllegalStateException("Hashtable Enumerator");
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();

            synchronized(Hashtable.this) {
                Entry[] tab = Hashtable.this.table;
                int index = (lastReturned.hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;

                for (Entry<K,V> e = tab[index], prev = null; e != null;
                     prev = e, e = e.next) {
                    if (e == lastReturned) {
                        modCount++;
                        expectedModCount++;
                        if (prev == null)
                            tab[index] = e.next;
                        else
                            prev.next = e.next;
                        count--;
                        lastReturned = null;
                        return;
                    }
                }
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }


    private static Enumeration emptyEnumerator = new EmptyEnumerator();
    private static Iterator emptyIterator = new EmptyIterator();

    // 空枚举类
    // 当Hashtable的实际大小为0；此时。又要通过Enumeration遍历Hashtable时，返回的是“空枚举类”的对象。
    private static class EmptyEnumerator implements Enumeration<Object> {

        EmptyEnumerator() {
        }

        // 空枚举类的hasMoreElements() 始终返回false
        public boolean hasMoreElements() {
            return false;
        }

        // 空枚举类的nextElement() 抛出异常
        public Object nextElement() {
            throw new NoSuchElementException("Hashtable Enumerator");
        }
    }


    // 空迭代器
    // 当Hashtable的实际大小为0；此时。又要通过迭代器遍历Hashtable时，返回的是“空迭代器”的对象。
    private static class EmptyIterator implements Iterator<Object> {

        EmptyIterator() {
        }

        public boolean hasNext() {
            return false;
        }

        public Object next() {
            throw new NoSuchElementException("Hashtable Iterator");
        }

        public void remove() {
            throw new IllegalStateException("Hashtable Iterator");
        }

    }
}

几点总结：

针对Hashtable，我们相同给出几点比較重要的总结。但要结合与HashMap的比較来总结。

    1、二者的存储结构和解决冲突的方法都是相同的。

    2、HashTable在不指定容量的情况下的默认容量为11。而HashMap为16，Hashtable不要求底层数组的容量一定要为2的整数次幂。而HashMap则要求一定为2的整数次幂。

    3、Hashtable中key和value都不同意为null。而HashMap中key和value都同意为null（key仅仅能有一个为null，而value则能够有多个为null）。可是假设在Hashtable中有相似put(null,null)的操作。编译相同能够通过。由于key和value都是Object类型。但执行时会抛出NullPointerException异常，这是JDK的规范规定的。我们来看下ContainsKey方法和ContainsValue的源代码：

// 推断Hashtable是否包括“值(value)”
 public synchronized boolean contains(Object value) {
     //注意。Hashtable中的value不能是null。
     // 若是null的话，抛出异常!
     if (value == null) {
         throw new NullPointerException();
     }

     // 从后向前遍历table数组中的元素(Entry)
     // 对于每一个Entry(单向链表)，逐个遍历。推断节点的值是否等于value
     Entry tab[] = table;
     for (int i = tab.length ; i-- > 0 ;) {
         for (Entry<K,V> e = tab[i] ; e != null ; e = e.next) {
             if (e.value.equals(value)) {
                 return true;
             }
         }
     }
     return false;
 }

 public boolean containsValue(Object value) {
     return contains(value);
 }

 // 推断Hashtable是否包括key
 public synchronized boolean containsKey(Object key) {
     Entry tab[] = table;
/计算hash值。直接用key的hashCode取代
     int hash = key.hashCode();
     // 计算在数组中的索引值
     int index = (hash & 0x7FFFFFFF) % tab.length;
     // 找到“key相应的Entry(链表)”，然后在链表中找出“哈希值”和“键值”与key都相等的元素
     for (Entry<K,V> e = tab[index] ; e != null ; e = e.next) {
         if ((e.hash == hash) && e.key.equals(key)) {
             return true;
         }
     }
     return false;
 }

    非常明显，假设value为null。会直接抛出NullPointerException异常，但源代码中并没有对key是否为null推断，有点小不解！只是NullPointerException属于RuntimeException异常，是能够由JVM自己主动抛出的，或许对key的值在JVM中有所限制吧。

    4、Hashtable扩容时。将容量变为原来的2倍加1，而HashMap扩容时，将容量变为原来的2倍。

    5、Hashtable计算hash值。直接用key的hashCode()。而HashMap又一次计算了key的hash值，Hashtable在求hash值相应的位置索引时，用取模运算，而HashMap在求位置索引时，则用与运算。且这里一般先用hash&0x7FFFFFFF后。再对length取模，&0x7FFFFFFF的目的是为了将负的hash值转化为正值，由于hash值有可能为负数，而&0x7FFFFFFF后。仅仅有符号外改变，而后面的位都不变。

注：本集合源代码剖析系列文章转自 http://blog.csdn.net/ns_code 感谢博主!