hashtable底层

一、单线程环境下

底层：hash表结构 （数组 + 链表）

使用无参构造创建对象时 会默认长度11的数组 加载因子0.75

Hashtable<Object, Object> hashtable = new Hashtable<>();

添加第一个元素

hashtable.put("键","值");

根据键的哈希值计算出应存入的索引 例： 5；然后判断 5索引上是否为 null 如果为null 直接存入元素

添加第二个元素

根据键的哈希值计算出应存入的索引 例： 8；然后判断 8索引上是否为 null 如果为null 直接存入元素

添加第三个元素

根据键的哈希值计算出应存入的索引 例： 5

然后判断 5索引上是否为 null

此时 5 索引上 已经有了一个元素 不为null ，则会调用equals方法比较键的属性值

如果一样，则覆盖，如果不一样，则存入数组，头插的形式，老元素挂在新元素下面 形成链表结构

二、多线程环境下

采用悲观锁的方式

添加元素

多个线程添加元素时 ，线程一进入后 synchronized锁住整个数组 其他线程 等待锁释放 其他操作不变

三、JDK1.8 hashtable的put方法的底层源码

在 JDK 1.8 中，Hashtable 的 put 方法是线程安全的哈希表操作核心方法之一，其源码设计体现了同步机制、哈希冲突解决和动态扩容等关键逻辑。以下是详细的源码解析和实现原理：

1、put 方法源码

关键步骤解析

a、线程安全保证

• put 方法被 synchronized 修饰，同一时间仅允许一个线程操作，确保线程安全

• 缺点：在高并发场景下，同步粒度较粗，可能导致性能瓶颈（相比之下，ConcurrentHashMap 使用分段锁优化）

b、空值检查

• 强制约束：Hashtable 不允许 key 或 value 为 null，直接抛出 NullPointerException

• 对比：HashMap 允许 null 键和值，但需特殊处理（如 hashCode 为 0）

c、哈希值计算

• 通过 key.hashCode() 获取哈希值

• 哈希修正：hash & 0x7FFFFFFF 将哈希值转为正数（索引必须非负）

d、索引定位

• 通过 (hash % tab.length) 计算索引（tab.length 是哈希表数组长度）

• 问题：取模运算可能效率较低（HashMap 使用位运算优化）

e、链表遍历

• 在计算出的索引位置遍历链表，检查是否存在相同键：

  • 若存在，直接替换旧值并返回旧值

  • 若不存在，调用 addEntry 插入新节点

2、插入新节点（addEntry）

• 扩容条件：当元素数量 count 超过阈值 threshold（默认 capacity * loadFactor）

• 头插法：新节点插入链表头部（JDK 1.8 的 HashMap 改为尾插法避免循环链表问题）

3、扩容机制（rehash）

• 新容量：newCapacity = 2 * oldCapacity + 1（非严格的 2 倍扩容）

• 重新哈希：所有节点需重新计算索引，并迁移到新数组

四、put方法的整个处理流程分析

put方法的整个处理流程是：计算key的hash值，根据hash值获得key在table数组中的索引位置，然后迭代该key处的Entry链表，若该链表中存在一个这个的key对象，那么就直接替换其value值即可，

否则在将改key-value节点插入该index索引位置处。如下：假设我们现在Hashtable的容量为5，已经存在了(5,5)，(13,13)，(16,16)，(17,17)，(21,21)这 5 个键值对，目前他们在Hashtable中的位置如下：

现在，我们插入一个新的键值对，put(16,22)，假设key=16的索引为1.但现在索引1的位置有两个Entry了，所以程序会对链表进行迭代。迭代的过程中，发现其中有一个Entry的key和我们要插入的键值对的key相同，

所以现在会做的工作就是将newValue=22替换oldValue=16，然后返回oldValue=16.

然后我们现在再插入一个，put(33,33)，key=33的索引为3，并且在链表中也不存在key=33的Entry，所以将该节点头插入链表的第一个位置。

五、总结

• 设计目标：Hashtable 是早期线程安全哈希表实现，通过方法级同步保证安全

• 缺点：

  • 锁粒度粗，并发性能差

  • 不支持 null 键值

  • 哈希冲突处理简单（仅链表，无红黑树优化）

• 适用场景：低并发环境或需要兼容旧代码时（现代开发更推荐 ConcurrentHashMap）