Hashtables提供了一個很有用的方法可以使應(yīng)用程序的性能達(dá)到最佳。
Hashtables（哈希表）在計算機(jī)領(lǐng)域中已不是一個新概念了。它們是用來加快計算機(jī)的處理速度的，用當(dāng)今的標(biāo)準(zhǔn)來處理，速度非常慢，而它們可以讓你在查詢許多數(shù)據(jù)條目時，很快地找到一個特殊的條目。盡管現(xiàn)代的機(jī)器速度已快了幾千倍，但是為了得到應(yīng)用程序的最佳性能，hashtables仍然是個很有用的方法。
設(shè)想一下，你有一個包含約一千條記錄的數(shù)據(jù)文件??比如一個小企業(yè)的客戶記錄還有一個程序，它把記錄讀到內(nèi)存中進(jìn)行處理。每個記錄包含一個唯一的五位數(shù)的客戶ID號、客戶名字、地址、帳戶結(jié)余等等。假設(shè)記錄不是按客戶ID號順序分類的，所以，如果程序要將客戶號作為“key” 來查找一個特殊的客戶記錄，唯一的查找方法就是連續(xù)地搜索每個記錄。有時侯，它會很快找到你需要的記錄；但有時侯，在程序找到你需要的記錄前，它幾乎已搜索到了最后一條記錄。如果要在1,000條記錄中搜索，那么查找任何一條記錄都需要程序平均查核500.5 ((1000 + 1 )/2)條記錄。如果你常需要查找數(shù)據(jù)，你應(yīng)該需要一個更快的方法來找到一條記錄。
一種加快搜索的方法就是把記錄分成幾段，這樣，你就不用搜索一個很大的列表了，而是搜索幾個短的列表。對于我們數(shù)字式的客戶ID號，你可以建10個列表??以0開頭的ID號組成一個列表，以1開頭的ID號組成一個列表，依此類推。那么要查找客戶ID號38016，你只需要搜索以3開頭的列表就行了。如果有1,000條記錄，每個列表的平均長度為100 （1,000條記錄被分成10個列表），那么搜索一條記錄的平均比較次數(shù)就降到了約50（見圖1）。
當(dāng)然，如果約十分之一的客戶號是以0開頭的，另外十分之一是以1開頭的，等等，那么這種方法會很適合。如果90%的客戶號以0開頭，那么那個列表就會有900條記錄，每次查找平均需要進(jìn)行 450次比較。另外，程序需要執(zhí)行的搜索有90%都是針對以0開頭的號碼的。因此，平均比較數(shù)就大大超過簡單數(shù)學(xué)運(yùn)算的范圍了。
如果我們可以按這樣一種方式在我們的列表中分配記錄，情況就會好一些，即每個列表約有相同條目的記錄，而不管鍵值中數(shù)字的分布。我們需要一種方法能夠把客戶號碼混合到一起并更好地分布結(jié)果。例如，我們可以取號碼中的每位數(shù)，乘以某個大的數(shù)（隨著數(shù)字位置的不同而不同），然后將結(jié)果相加產(chǎn)生一個總數(shù)，把這個數(shù)除以10，并將余數(shù)作為索引值（index）。當(dāng)讀入記錄時，程序在客戶號碼上運(yùn)行這個哈希（hash) 函數(shù)來確定記錄屬于哪個列表。當(dāng)用戶需要查詢時，將同一個哈希函數(shù)作為一個“key”用于客戶號碼，這樣就可以搜索正確的列表了。像這樣的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)就稱為一個哈希表（hashtable)。
Java中的Hashtables
Java包含兩個類，java.util.Hashtable 和java.util.HashMap，它們提供了一個多種用途的hashtable機(jī)制。這兩個類很相似，通常提供相同的公有接口。但它們的確有一些重要的不同點，我在后面會講到。
Hashtable和HashMap對象可以讓你把一個key和一個value結(jié)合起來，并用put() 方法把這對key/value輸入到表中。然后你可以通過調(diào)用get()方法，把key作為參數(shù)來得到這個value（值）。只要滿足兩個基本的要求， key和value可以是任何對象。注意，因為key和value必須是對象，所以原始類型（primitive types）必須通過運(yùn)用諸如Integer(int)的方法轉(zhuǎn)換成對象。
為了將一個特定類的對象用做一個key，這個類必須提供兩個方法，equals() 和 hashCode()。這兩個方法在java.lang.Object中，所以所有的類都可以繼承這兩個方法；但是，這兩個方法在Object類中的實現(xiàn)一般沒什么用，所以你通常需要自己重載這兩個方法。
Equals ()方法把它的對象同另一個對象進(jìn)行比較，如果這兩個對象代表相同的信息，則返回true。該方法也查看并確保這兩個對象屬于相同的類。如果兩個參照對象是完全一樣的對象，Object.equals()返回true，這就說明了為什么這個方法通常不是很適合的原因。在大多數(shù)情況下，你需要一個方法來一個字段一個字段地進(jìn)行比較，所以我們認(rèn)為代表相同數(shù)據(jù)的不同對象是相等的。
HashCode()方法通過運(yùn)用對象的內(nèi)容執(zhí)行一個哈希函數(shù)來生成一個int值。Hashtable和HashMap用這個值來算出一對key/value位于哪個bucket（哈希元）（或列表）中。
作為例子，我們可以查看一下String 類，因為它有自己的方法來實現(xiàn)這兩個方法。String.equals()對兩個String對象一個字符一個字符地進(jìn)行比較，如果字符串是相同的，則返回true：
String myName = "Einstein";
// The following test is
// always true
if ( myName.equals("Einstein") )
{ ...
String.hashCode ()在一個字符串上運(yùn)行哈希函數(shù)。字符串中每個字符的數(shù)字代碼都乘以31，結(jié)果取決于字符串中字符的位置。然后將這些計算的結(jié)果相加，得到一個總數(shù)。這個過程似乎很復(fù)雜，但是它確保能夠更好地分布值。它也證明了你在開發(fā)你自己的hashCode()方法時，能夠走多遠(yuǎn)，確信結(jié)果是唯一的。
例如，假設(shè)我要用一個hashtable來實現(xiàn)一個書的目錄，把書的ISBN號碼作為搜索鍵來進(jìn)行搜索。我可以用String類來承載細(xì)節(jié)，并準(zhǔn)備好了equals()和hashCode()方法（見列表1）。我們可以用put()方法添加成對的key/value到hashtable中（見列表2）。
Put()方法接受兩個參數(shù)，它們都屬于Object類型。第一個參數(shù)是key；第二個參數(shù)是value。Put()方法調(diào)用key的hashCode()方法，用表中的列表數(shù)來除這個結(jié)果。把余數(shù)作為索引值來確定該條記錄添加到哪個列表中。注意，key在表中是唯一的；如果你用一個已經(jīng)存在的key來調(diào)用put()，匹配的條目就被修改了，因此它參照的是一個新的值，而舊的值被返回了（當(dāng)key在表中不存在時，put()返回空值）。
要讀取表中的一個值，我們把搜索鍵用于get()方法。它返回一個轉(zhuǎn)換到正確類型的Object參照：BookRecord br =
(BookRecord)isbnTable.get(
"0-345-40946-9");
System.out.println(
"Author: " + br.author
+ " Title: " + br.title);
另一個有用的方法是remove()，其用法同get()幾乎一樣，它把條目從表中刪除，并返回給調(diào)用程序。
你自己的類
如果你想把一個原始類型用做一個key，你必須創(chuàng)建一個同等類型的對象。例如，如果你想用一個整數(shù)key，你應(yīng)該用構(gòu)造器Integer(int)從整數(shù)中生成一個對象。所有的封裝類??如Integer、Float和Boolean都把原始值看做是對象，它們重載了equals()和hashCode() 方法，因此，它們可以被用做key。JDK中提供的許多其它的類也是這樣的（甚至Hashtable和HashMap類都實現(xiàn)它們自己的equals() 和hashCode()方法），但你把任何類的對象用做hashtable keys前，應(yīng)該查看文件。查看類的來源，看看equals()和hashCode()是如何實現(xiàn)的，也很有必要。例如，Byte、Character、 Short和Integer都返回所代表的整數(shù)值作為哈希碼。這可能適合，也可能不適合你的需求。
在Java中運(yùn)用Hashtables
如果你想創(chuàng)建一個hashtable，這個hashtable運(yùn)用你自己定義的一個類的對象作為key，那么你應(yīng)該確信這個類的equals()和hashCode()方法提供有用的值。首先查看你擴(kuò)展的類，確定它的實現(xiàn)是否滿足你的需求。如果沒有，你應(yīng)該重載方法。
任何equals()方法的基本設(shè)計約束是，如果傳遞給它的對象屬于同一個類，而且它的數(shù)據(jù)字段設(shè)定為表示同樣數(shù)據(jù)的值，那么它就應(yīng)該返回true。你也應(yīng)該確信，如果傳遞一個空的參數(shù)給該方法，那么你的代碼返回false：public boolean equals(Object o)
{
if ( (o == null)
|| !(o instanceof myClass))
{
return false;
}
// Now compare data fields...
另外，在設(shè)計一個hashCode()方法時，應(yīng)該記住一些規(guī)則。首先，該方法必須為一個特定的對象返回相同的值，而不管這個方法被調(diào)用了多少次（當(dāng)然，只要對象的內(nèi)容在調(diào)用之間沒有改變，在將一個對象用做一個hashtable的key時，應(yīng)該避免這一點）。第二，如果由你的equals()方法定義的兩個對象是相等的，那么它們也必須生成相同的哈希碼。第三，這更像是一個方針，而不是一個原則，你應(yīng)該設(shè)法設(shè)計方法，使它為不同的對象內(nèi)容生成不同的結(jié)果。如果偶爾不同的對象正好生成了相同的哈希碼，這也不要緊。但是，如果該方法只能返回范圍在1到10的值，那么只能用10個列表，而不管在 hashtable中有多少個列表。
在設(shè)計equals()和hashCode（）時，另一個要記住的因素是性能問題。每次調(diào)用put() 或get()，都包括調(diào)用hashCode()來查找正確的列表，當(dāng)get()掃描列表來查找key時，它為列表中的每個元素調(diào)用equals()。實現(xiàn)這些方法使它們盡可能快而有效地運(yùn)行，尤其當(dāng)你打算使你的類公開可用時，因為其它的用戶可能想在執(zhí)行速度很重要的情況下，在高性能的應(yīng)用程序中運(yùn)用你的類。
Hashtable性能
影響hashtable功效的主要因素就是表中列表的平均長度，因為平均搜索時間與這個平均長度直接相關(guān)。很顯然，要減小平均長度，你必須增加hashtable中列表的數(shù)量；如果列表數(shù)量非常大，以至于大多數(shù)列表或所有列表只包含一條記錄，你就會獲得最佳的搜索效率。然而，這樣做可能太過分了。如果你的hashtable的列表數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于數(shù)據(jù)條目，那你就沒有必要做這樣的內(nèi)存花費了，而在一些情況下，人們也不可能接受這樣的做法。
在我們前面的例子中，我們預(yù)先知道我們有多少條記錄1,000。知道這點后，我們就可以決定我們的hashtable 應(yīng)該包含多少個列表，以便達(dá)成搜索速度和內(nèi)存使用效率之間最好的折中方式。然而，在許多情況下，你預(yù)先不知道你要處理多少條記錄；數(shù)據(jù)被讀取的文件可能會不斷擴(kuò)大，或者記錄的數(shù)量可能一天一天地發(fā)生很大的變化。
隨著條目的增加，Hashtable和HashMap類通過動態(tài)地擴(kuò)展表來處理這個問題。這兩個類都有接受表中列表最初數(shù)量的構(gòu)造器，和一個作為參數(shù)的負(fù)載系數(shù)（load factor）：public Hashtable(
int initialCapacity,
float loadFactor)
public HashMap(
int initialCapacity,
float loadFactor)
將這兩個數(shù)相乘計算出一個臨界值。每次給哈希表添加一個新的條目時，計數(shù)就被更新，當(dāng)計數(shù)超過臨界值時，表被重新設(shè)置（rehash)。（列表數(shù)量增加到以前數(shù)量的兩倍加1，所有的條目轉(zhuǎn)移到正確的列表中。）缺省的構(gòu)造器設(shè)定最初的容量為11，負(fù)載系數(shù)是0.75，所以臨界值是8。當(dāng)?shù)诰艞l記錄被添加到表中時，就重新調(diào)整哈希表，使其有23個列表，新的臨界值將是17（23*0.75的整數(shù)部分）。你可以看到，負(fù)載系數(shù)是哈希表中平均列表數(shù)量的上限，這就意味著，在缺省情況下，哈希表很少會有許多包含不只一條記錄的列表。比較我們最初的例子，在那個例子中，我們有1,000條記錄，分布在10個列表中。如果我們用缺省值，這個表將會擴(kuò)展到含有1,500多個列表。但你可以控制這點。如果用負(fù)載系數(shù)相乘的列表數(shù)量大于你處理的條目數(shù)，那么表永遠(yuǎn)不會重制，所以我們可以仿效下面的例子：// Table will not rehash until it
// has 1,100 entries (10*110):
Hashtable myHashTable =
new Hashtable(10, 110.0F);
你可能不想這么做，除非你沒有為空的列表節(jié)省內(nèi)存，而且不介意額外的搜索時間，這可能在嵌入系統(tǒng)中會出現(xiàn)這種情況。然而，這種方法可能很有用，因為重新設(shè)置很占用計算時間，而這種方法可以保證永遠(yuǎn)不會發(fā)生重新設(shè)置這種情況。
注意，雖然調(diào)用put()可以使表增大（列表數(shù)量增加），調(diào)用remove()不會有相反的結(jié)果。所以，如果你有一個大的表，而且從中刪除了大部分條目，結(jié)果你會有一個大的但是大部分是空的表。
Hashtable和HashMap
Hashtable和HashMap類有三個重要的不同之處。第一個不同主要是歷史原因。Hashtable是基于陳舊的Dictionary類的，HashMap是Java 1.2引進(jìn)的Map接口的一個實現(xiàn)。
也許最重要的不同是Hashtable的方法是同步的，而HashMap的方法不是。這就意味著，雖然你可以不用采取任何特殊的行為就可以在一個多線程的應(yīng)用程序中用一個Hashtable，但你必須同樣地為一個HashMap提供外同步。一個方便的方法就是利用Collections類的靜態(tài)的 synchronizedMap()方法，它創(chuàng)建一個線程安全的Map對象，并把它作為一個封裝的對象來返回。這個對象的方法可以讓你同步訪問潛在的HashMap。這么做的結(jié)果就是當(dāng)你不需要同步時，你不能切斷Hashtable中的同步（比如在一個單線程的應(yīng)用程序中），而且同步增加了很多處理費用。
第三點不同是，只有HashMap可以讓你將空值作為一個表的條目的key或value。HashMap中只有一條記錄可以是一個空的key，但任意數(shù)量的條目可以是空的value。這就是說，如果在表中沒有發(fā)現(xiàn)搜索鍵，或者如果發(fā)現(xiàn)了搜索鍵，但它是一個空的值，那么get()將返回null。如果有必要，用containKey()方法來區(qū)別這兩種情況。
一些資料建議，當(dāng)需要同步時，用Hashtable，反之用HashMap。但是，因為在需要時，HashMap可以被同步，HashMap的功能比Hashtable的功能更多，而且它不是基于一個陳舊的類的，所以有人認(rèn)為，在各種情況下，HashMap都優(yōu)先于Hashtable。
關(guān)于Properties
有時侯，你可能想用一個hashtable來映射key 的字符串到value的字符串。DOS、Windows和Unix中的環(huán)境字符串就有一些例子，如key的字符串PATH被映射到value的字符串C: \WINDOWS;C:\WINDOWS\SYSTEM。Hashtables是表示這些的一個簡單的方法，但Java提供了另外一種方法。
Java.util.Properties類是Hashtable的一個子類，設(shè)計用于String keys和values。Properties對象的用法同Hashtable的用法相象，但是類增加了兩個節(jié)省時間的方法，你應(yīng)該知道。
Store()方法把一個Properties對象的內(nèi)容以一種可讀的形式保存到一個文件中。Load()方法正好相反，用來讀取文件，并設(shè)定Properties對象來包含keys和values。
注意，因為Properties擴(kuò)展了Hashtable，你可以用超類的put()方法來添加不是String對象的keys和values。這是不可取的。另外，如果你將store()用于一個不包含String對象的Properties對象，store()將失敗。作為put()和get()的替代，你應(yīng)該用setProperty()和getProperty()，它們用String參數(shù)。
好了，我希望你現(xiàn)在可以知道如何用hashtables來加速你的處理了
