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在多線程環(huán)境下使用時(shí)需要考慮效率問(wèn)題。在HashTable內(nèi)部使用了散列函數(shù)來(lái)計(jì)算每個(gè)元素在數(shù)組中所占據(jù)位置。開(kāi)放地址法就是在出現(xiàn)沖突時(shí)不斷尋找下一個(gè)可用位置進(jìn)行存儲(chǔ)。
在之前的文章中，我們已經(jīng)介紹了Java集合框架中的ArrayList、LinkedList、Vector和HashMap。今天，我們將要探討另一個(gè)重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——Hashtable。
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Hashtable是一種散列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它可以存儲(chǔ)鍵值對(duì)。與HashMap類(lèi)似，Hashtable也是線程安全的，并且允許null作為鍵或值。但由于其同步性能相對(duì)較差，在多線程環(huán)境下使用時(shí)需要考慮效率問(wèn)題。
那么，Hashtable到底是如何實(shí)現(xiàn)這些特性的呢？接下來(lái)，我們就來(lái)深入地分析一下它的原理。
1. 散列函數(shù)
首先需要明確的是，在HashTable內(nèi)部使用了散列函數(shù)來(lái)計(jì)算每個(gè)元素在數(shù)組中所占據(jù)位置。這個(gè)散列函數(shù)會(huì)根據(jù)元素關(guān)鍵字計(jì)算出一個(gè)整數(shù)索引值，并將該元素存儲(chǔ)在數(shù)組相應(yīng)位置上。
具體而言，在JDK 8版本中，默認(rèn)采用了以下散列函數(shù)：
```
static int hash(int h) {
// 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);
}
其中，“^”表示按位異或運(yùn)算符。這個(gè)函數(shù)的作用是將輸入的整數(shù)h“打亂”，使得最終輸出的結(jié)果更加均勻分布在整數(shù)空間中。
2. 沖突解決
散列函數(shù)雖然可以很好地將元素映射到數(shù)組中，但由于可能存在多個(gè)元素具有相同的散列值，因此會(huì)產(chǎn)生所謂的“沖突”問(wèn)題。為了解決這個(gè)問(wèn)題，HashTable采用了一種叫做“開(kāi)放地址法”的技術(shù)。
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，開(kāi)放地址法就是在出現(xiàn)沖突時(shí)不斷尋找下一個(gè)可用位置進(jìn)行存儲(chǔ)。具體實(shí)現(xiàn)方式包括線性探測(cè)、二次探測(cè)和再哈希等方法。
3. 擴(kuò)容機(jī)制
當(dāng)Hashtable內(nèi)部元素?cái)?shù)量達(dá)到某一閾值時(shí)（默認(rèn)為數(shù)組長(zhǎng)度*0.75），它會(huì)自動(dòng)擴(kuò)容，并重新計(jì)算每個(gè)元素在新數(shù)組中所占據(jù)位置。這樣做的目的是保證Hashtable內(nèi)部始終有足夠多的空閑槽位供新增元素使用，并且減少發(fā)生沖突的概率。
需要注意的是，在擴(kuò)容過(guò)程中，Hashtable會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新數(shù)組并將所有舊數(shù)據(jù)復(fù)制到其中。這個(gè)操作比較耗費(fèi)時(shí)間和資源，在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)需特別關(guān)注效率問(wèn)題。
4. 線程安全
由于Hashtable是線程安全的，因此內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了一些同步機(jī)制來(lái)確保多個(gè)線程同時(shí)訪問(wèn)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。具體而言，它采用了synchronized關(guān)鍵字來(lái)鎖定整個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并且在每次對(duì)元素進(jìn)行增刪改操作時(shí)都要重新獲取鎖。
然而，這種同步機(jī)制也帶來(lái)了額外的開(kāi)銷(xiāo)和性能損耗。如果應(yīng)用場(chǎng)景并不需要強(qiáng)制線程安全，則建議使用HashMap等非同步集合類(lèi)。
綜上所述，Hashtable作為Java集合框架中的重要成員之一，在實(shí)際開(kāi)發(fā)中有著廣泛的應(yīng)用。通過(guò)深入理解其原理和特性，我們可以更好地優(yōu)化代碼、提高性能，并避免潛在的錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)。
文章標(biāo)題：Java集合詳解（五）：Hashtable原理解析
文章來(lái)源：http://www.dlmjj.cn/article/dhhocds.html
