Java Hashtable的底层实现
在Java中，Hashtable是一个重要的数据结构。它的底层实现基于数组和链表。当我们理解了Hashtable的底层实现后，对于其他数据结构的理解也会有很大的帮助。下面，我将通过步骤和代码来带你了解Hashtable的实现。
流程概述
以下是实现Java Hashtable的步骤：
| 步骤 | 说明 |
|---|---|
| 1 | 创建一个简单的HashTable类 |
| 2 | 定义一个Entry类存储键值对 |
| 3 | 实现hash函数计算索引 |
| 4 | 实现put方法添加元素 |
| 5 | 实现get方法获取元素 |
| 6 | 实现remove方法删除元素 |
每一步详细说明
1. 创建HashTable类
首先，我们要创建一个简单的HashTable类。
public class HashTable {
// 定义初始容量
private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;
// 存储数据的数组
private Entry[] table;
public HashTable() {
// 初始化表
table = new Entry[INITIAL_CAPACITY];
}
}
注释: 我们初始化了一个具有固定大小的Entry数组，用于存储键值对。
2. 定义Entry类
定义一个内部类Entry，用于存储键值对。
class Entry {
private final String key; // 键
private String value; // 值
private Entry next; // 指向下一个Entry，用于解决冲突
// Entry构造函数
public Entry(String key, String value) {
this.key = key;
this.value = value;
this.next = null;
}
}
注释: Entry包含键、值以及指向下一个Entry的引用，以处理哈希冲突。
3. 实现hash函数
哈希函数将键转换为数组索引。
private int hash(String key) {
return (key == null) ? 0 : key.hashCode() % table.length;
}
注释: 这里使用Java中的hashCode方法生成索引，并对表长度取余，确保索引在数组范围内。
4. 实现put方法
用来将键值对添加到Hashtable中。
public void put(String key, String value) {
int index = hash(key);
Entry newEntry = new Entry(key, value);
// 如果没有冲突，直接放入
if (table[index] == null) {
table[index] = newEntry;
} else {
// 处理冲突，加入链表
Entry current = table[index];
while (current.next != null) {
if (current.key.equals(key)) {
current.value = value; // 更新值
return;
}
current = current.next;
}
current.next = newEntry; // 添加到链表末端
}
}
注释: 若数组中该索引位置没有元素，直接放入；否则，遍历链表以解决冲突。
5. 实现get方法
用来从Hashtable中获取值。
public String get(String key) {
int index = hash(key);
Entry current = table[index];
while (current != null) {
if (current.key.equals(key)) {
return current.value; // 返回值
}
current = current.next; // 往下搜索
}
return null; // 如果找不到，返回null
}
注释: 在链表中搜索匹配的键，若找到返回相应的值。
6. 实现remove方法
用来从Hashtable中删除元素。
public void remove(String key) {
int index = hash(key);
Entry current = table[index];
Entry previous = null;
while (current != null) {
if (current.key.equals(key)) {
if (previous == null) {
table[index] = current.next; // 删除头结点
} else {
previous.next = current.next; // 删除中间节点
}
return;
}
previous = current;
current = current.next; // 继续往下
}
}
注释: 找到后，更新链表链接以删除目标节点。
旅行图与关系图
journey
title HashTable的实现过程
section 创建HashTable
创建HashTable类: 5: Developer
初始化Entry数组: 4: Developer
section 定义Entry
定义Entry类: 4: Developer
添加成员变量: 4: Developer
section 实现哈希函数
编写hash方法: 4: Developer
section 实现put方法
编写put方法: 5: Developer
section 实现get方法
编写get方法: 5: Developer
section 实现remove方法
编写remove方法: 5: Developer
erDiagram
Entry {
String key
String value
Entry next
}
HashTable {
Entry[] table
}
HashTable ||--o{ Entry: contains
结尾
通过以上步骤，我们成功地实现了一个简单的Java Hashtable。理解这个底层实现，有助于掌握哈希表的基本工作原理。希望这篇文章能够帮助刚入行的小白们理解Java的Hashtable，如有疑问，欢迎不断学习和提问！
