编辑“︁Java Hashtable”︁

{{Note|本文适用于Java 8及以上版本。部分特性在早期版本中可能不可用。}}

= Java Hashtable =

'''Java Hashtable'''是Java集合框架中一个古老的键值对存储实现，自JDK 1.0起存在。它实现了{{code|Map}}接口，使用哈希表数据结构存储数据，具有线程安全的特性（所有方法用{{code|synchronized}}修饰）。本章将详细解析其实现原理、使用场景及与现代替代品的对比。

== 核心特性 ==
* '''线程安全'''：所有公共方法均为同步方法
* '''不允许{{code|null}}键/值'''：尝试存入{{code|null}}会抛出{{code|NullPointerException}}
* '''初始容量与负载因子'''：默认初始容量11，负载因子0.75
* '''枚举遍历'''：提供{{code|elements()}}和{{code|keys()}}方法返回枚举器
* '''继承体系'''：
<mermaid>
classDiagram
    direction BT
    Hashtable --> Dictionary
    Hashtable --> Map
    Hashtable --> Cloneable
    Hashtable --> Serializable
</mermaid>

== 基础用法 ==
=== 创建实例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
// 基础构造
Hashtable<String, Integer> populations = new Hashtable<>();

// 指定初始容量
Hashtable<String, Double> prices = new Hashtable<>(20);

// 指定初始容量和负载因子
Hashtable<Character, Boolean> flags = new Hashtable<>(10, 0.5f);
</syntaxhighlight>

=== 基本操作示例 ===
<syntaxhighlight lang="java">
Hashtable<String, Integer> inventory = new Hashtable<>();
inventory.put("Laptop", 15);    // 添加
inventory.put("Mouse", 42);
int count = inventory.get("Laptop");  // 获取
inventory.remove("Mouse");      // 删除
boolean exists = inventory.containsKey("Keyboard"); // 检查
</syntaxhighlight>

== 并发特性分析 ==
由于所有方法都使用{{code|synchronized}}修饰，Hashtable可实现线程安全，但会带来性能开销。以下示例演示多线程环境下的安全操作：

<syntaxhighlight lang="java">
class InventoryManager {
    private static Hashtable<String, Integer> stock = new Hashtable<>();
    
    public static void updateStock(String item, int delta) {
        synchronized(stock) {
            stock.put(item, stock.getOrDefault(item, 0) + delta);
        }
    }
}
</syntaxhighlight>

{{Warning|虽然Hashtable本身线程安全，但复合操作（如"检查再写入"）仍需额外同步}}

== 性能考量 ==
哈希表性能受以下因素影响：
<math>O(1)</math>平均时间复杂度（理想情况下），但可能退化为<math>O(n)</math>（所有键哈希冲突时）

=== 扩容机制 ===
当元素数量超过阈值（容量×负载因子）时自动扩容：
<math>\text{newCapacity} = (\text{oldCapacity} << 1) + 1</math>

== 与现代集合对比 ==
{| class="wikitable"
|-
! 特性 !! Hashtable !! HashMap !! ConcurrentHashMap
|-
| 线程安全 | 是 | 否 | 是
|-
| Null支持 | 否 | 是 | 否
|-
| 迭代器 | 强一致性 | 快速失败 | 弱一致性
|-
| 锁粒度 | 表级锁 | 无锁 | 分段锁/桶锁
|}

== 实际应用案例 ==
=== 配置文件解析 ===
<syntaxhighlight lang="java">
Hashtable<String, String> parseConfig(InputStream in) throws IOException {
    Properties props = new Properties();
    props.load(in);  // Properties继承Hashtable
    return new Hashtable<>(props);
}
</syntaxhighlight>

=== 数据缓存实现 ===
<syntaxhighlight lang="java">
class SimpleCache<K,V> {
    private final Hashtable<K,V> cache = new Hashtable<>();
    private final int maxSize;
    
    public synchronized void put(K key, V value) {
        if(cache.size() >= maxSize) {
            cache.clear();
        }
        cache.put(key, value);
    }
}
</syntaxhighlight>

== 高级技巧 ==
=== 自定义哈希函数 ===
重写键对象的{{code|hashCode()}}和{{code|equals()}}方法：
<syntaxhighlight lang="java">
class Product {
    String id;
    String category;
    
    @Override
    public int hashCode() {
        return Objects.hash(id, category);
    }
    
    @Override
    public boolean equals(Object o) {
        // 实现细节省略
    }
}
</syntaxhighlight>

=== 同步视图创建 ===
<syntaxhighlight highlight lang="java">
Map<String, Integer> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());
// 与Hashtable类似但允许null值
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==
{{Q&A
|question = 何时应该选择Hashtable而非ConcurrentHashMap？
|answer = 仅在需要与遗留代码兼容，或确需强一致性的枚举遍历时考虑使用。大多数场景下ConcurrentHashMap性能更优。
}}

{{Q&A
|question = 为什么Hashtable不允许null值？
|answer = 设计时认为null键/值容易导致歧义。get()方法返回null可能表示键不存在或键对应的值就是null。
}}

== 最佳实践 ==
* 新代码优先考虑{{code|ConcurrentHashMap}}
* 需要序列化时实现{{code|readObject}}/{{code|writeObject}}方法控制过程
* 遍历大型Hashtable时使用{{code|entrySet()}}而非{{code|keySet()}}提高效率
* 预估数据量时设置合理的初始容量避免频繁rehash

== 参考代码 ==
完整线程安全示例：
<syntaxhighlight lang="java">
class TransactionManager {
    private final Hashtable<Long, Transaction> activeTransactions 
        = new Hashtable<>(1000);
    
    public void beginTransaction(Long txId, Transaction tx) {
        activeTransactions.put(txId, tx);
    }
    
    public void commit(Long txId) {
        Transaction tx = activeTransactions.remove(txId);
        if(tx != null) {
            tx.commit();
        }
    }
    
    public synchronized Collection<Transaction> getPendingTransactions() {
        return new ArrayList<>(activeTransactions.values());
    }
}
</syntaxhighlight>

{{BottomNote|在Java 21+中，考虑使用{{code|SequencedMap}}接口的新实现获得更丰富的功能}}

[[Category:编程语言]]
[[Category:Java]]
[[Category:Java集合框架]]