【JavaSE专栏55】Java集合类HashTable解析，基于哈希表实现的唯一性键值对存储数据结构

怼烎@ 2023-10-14 01:18 14阅读 0赞

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本文讲解了 Java 中集合类 HashTable 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。

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## 一、什么是 HashTable ##

HashTable 是 Java 中的一个传统的哈希表数据结构，它实现了 Map 接口。HashTable 使用键-值对的形式存储数据，其中键是唯一的，而值可以重复。它使用哈希函数将键映射为存储位置，以便快速查找和插入。

HashTable 的主要特点包括以下四点，请同学们认真学习。

1.  **线程安全**：HashTable 是线程安全的，即多线程环境下可以安全地进行并发访问和操作。它通过在方法上添加 `synchronized` 关键字来实现同步，保证线程安全。
2.  **键和值的不允许为**  n u l l null null：HashTable 不允许键或值为  n u l l null null 值，任何尝试插入  n u l l null null 键或值的操作都会抛出 `NullPointerException`。
3.  **遍历顺序不确定**：HashTable 中的元素没有固定的遍历顺序，与插入的顺序无关。
4.  **初始容量和负载因子**：HashTable 可以指定初始容量和负载因子，初始容量表示 HashTable 的初始大小，负载因子表示重新调整容量的程度。当容量超过负载因子时，HashTable 会自动进行扩容。

> 提示：由于 HashTable 是线程安全的，因此在性能方面可能会受到一定影响。在 Java 1.2 之后，推荐使用 ConcurrentHashMap 代替 HashTable，因为 ConcurrentHashMap 可以提供更好的并发性能和可伸缩性。

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## 二、HashTable类的使用 ##

以下是使用 HashTable 类的示例代码，请同学们复制到本地执行。

import java.util.Hashtable;
    
    public class HashTableExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            // 创建一个HashTable对象
            Hashtable<Integer, String> hashtable = new Hashtable<>();
    
            // 添加键值对
            hashtable.put(1, "Apple");
            hashtable.put(2, "Banana");
            hashtable.put(3, "Orange");
    
            // 获取值
            String value1 = hashtable.get(1);
            System.out.println("Value for key 1: " + value1);
    
            // 移除键值对
            hashtable.remove(2);
    
            // 判断是否包含指定的键
            boolean containsKey = hashtable.containsKey(2);
            System.out.println("Contains key 2: " + containsKey);
    
            // 判断是否包含指定的值
            boolean containsValue = hashtable.containsValue("Orange");
            System.out.println("Contains value 'Orange': " + containsValue);
    
            // 遍历HashTable
            for (Integer key : hashtable.keySet()) {
        
                String value = hashtable.get(key);
                System.out.println("Key: " + key + ", Value: " + value);
            }
    
            // 清空HashTable
            hashtable.clear();
    
            // 判断HashTable是否为空
            boolean isEmpty = hashtable.isEmpty();
            System.out.println("Is HashTable empty: " + isEmpty);
        }
    }

在上述代码中，首先创建了一个 HashTable 对象，并使用 `put()` 方法添加键值对。然后使用 `get()` 方法获取指定键的值，使用 `remove()` 方法移除指定的键值对。使用 `containsKey()` 方法和 `containsValue()` 方法判断 HashTable 中是否包含指定的键或值。使用 `keySet()` 方法遍历 HashTable 中的键，然后使用 `get()` 方法获取对应的值。使用 `clear()` 方法清空 HashTable。最后使用 `isEmpty()` 方法判断 HashTable 是否为空。

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## 三、HashTable类的应用场景 ##

HashTable 类的应用场景包括但不限于以下  5 5 5 个方面，请同学们认真学习。

1.  **缓存**：HashTable 可以用于实现简单的缓存。通过将键值对存储在 HashTable 中，可以快速地查找和访问数据，提高系统性能。
2.  **并发访问控制**：HashTable 是线程安全的，可以在多线程环境下安全地进行并发访问和操作。可以用于共享资源的访问控制，确保线程安全。
3.  **事件调度器**：使用 HashTable 可以实现简单的事件调度器。可以将事件作为键，事件处理器作为值，通过定时任务或其他触发机制触发相应的事件处理器。
4.  **配置管理**：HashTable 可以用于存储和管理系统的配置信息。将配置项作为键，对应的配置值作为值，可以方便地进行配置的读取和更新。
5.  **字典、词频统计**：HashTable 可以用于实现字典或者词频统计。将单词作为键，出现的频率作为值，可以快速地进行单词的查找和频率的统计。

> 提示：虽然 HashTable 是一个传统的数据结构，但在 Java 中，更推荐使用 ConcurrentHashMap 代替 HashTable 来实现线程安全和高并发性能。

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## 四、HashTable面试题 ##

> 一、HashTable 和 HashMap 有什么区别？

*  HashTable 是线程安全的，而 HashMap 是非线程安全的。
 *  HashTable 不允许键或值为  n u l l null null，而HashMap 允许  n u l l null null 键和  n u l l null null 值。
 *  HashTable 是遗留的类，而 HashMap 是 Java 集合框架的一部分。

> 二、HashTable 的底层实现是什么？

*  HashTable 的底层实现是一个数组，每个数组元素是一个链表，当哈希冲突发生时，新的元素会添加到链表的末尾。

> 三、HashTable 如何处理哈希冲突？

*  当出现哈希冲突时，HashTable 使用链表来解决冲突，将冲突的键值对添加到链表的末尾。

> 四、HashTable的初始容量和负载因子是什么意思？

*  初始容量是创建 HashTable 时的数组大小，默认为 11 11 11。
 *  负载因子指的是当 HashTable 中的元素数量超过容量乘以负载因子时，HashTable 会进行扩容，默认为  0.75 0.75 0.75。

> 五、HashTable的性能如何？

*  HashTable 是线程安全的，但在多线程环境下可能会有性能影响。
 *  HashTable 的插入、查找和删除操作的平均时间复杂度为 `O(1)`。

> 六、HashTable 和 ConcurrentHashMap 哪个性能更好？

*  ConcurrentHashMap 在高并发环境下性能更好，因为它使用了分段锁的机制，允许多个线程同时访问不同的段。

七、HashTable 如何实现线程安全？

*  HashTable 通过在方法上添加 `synchronized` 关键字来实现线程安全，保证多线程环境下的并发访问和操作。

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## 五、总结 ##

本文讲解了 Java 中集合类 HashTable 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。在下一篇博客中，将讲解 Java 中类、对象、属性、方法的概念。  
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