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Java Hashtable 深度解析：原理、API 與實戰範例

編輯：Java 相關知識

什麼是哈希表？

哈希表（Hash Table，Java 中為 Hashtable）是根據鍵的雜湊碼快速定位值的資料結構。核心思想：index = hash(key) % capacity，實現 O(1) 平均查找/插入/刪除。

核心概念

容量：桶陣列長度，預設 11，自動擴容。
負載因子：預設 0.75，閾值 = capacity * loadFactor，超過觸發 rehash() 擴容（約 2倍+1）。
鍵：不可為 null，需正確實作 hashCode() 與 equals()。
值：不可為 null。
碰撞解決：鏈地址法，每個桶為 Entry<K,V> 鏈表頭。

構造方法

Hashtable()                    // 容量 11, loadFactor 0.75
Hashtable(int initialCapacity)
Hashtable(int initialCapacity, float loadFactor)
Hashtable(Map<? extends K, ? extends V> t) // 複製現有 Map

常用方法速查

方法	說明	回傳
`put(K, V)`	放入鍵值對，鍵/值不可為 null	舊值或 null
`get(Object key)`	取得值	值或 null
`remove(Object key)`	移除鍵值對	被移除的值
`containsKey(Object)` / `containsValue(Object)`	檢查鍵/值是否存在	boolean
`size() / isEmpty()`	大小判斷	int / boolean
`clear()`	清空	void
`keys() / elements()`	Enumeration 介面遍歷鍵/值（舊式）	Enumeration
`keySet() / values() / entrySet()`	Collection 視圖（較新）	Set / Collection

遍歷範例

Hashtable table = new Hashtable<>();
table.put("one", 1);
table.put("two", 2);
table.put("pi", 3.14);

// 方式 1：keySet + get (推薦)
for (String key : table.keySet()) {
    System.out.println(key + " = " + table.get(key));
}

// 方式 2：entrySet (單次查找，效能略優)
for (Map.Entry entry : table.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
}

// 方式 3：Enumeration (舊代碼相容)
for (Enumeration e = table.keys(); e.hasMoreElements(); ) {
    String k = e.nextElement();
    System.out.println(k + " = " + table.get(k));
}

Hashtable vs HashMap vs ConcurrentHashMap

特性	Hashtable	HashMap	ConcurrentHashMap
線程安全	所有方法 synchronized	非線程安全	分段鎖/CAS，高併發
允許 null	鍵值皆不可為 null	允許一個 null key、多個 null value	鍵值皆不可為 null
迭代器	Enumeration (fail-safe)	Iterator (fail-fast)	Iterator (弱一致性)
Java 版本	1.0 (Legacy)	1.2	1.5
建議：新代碼優先用 HashMap (單執行緒) 或 ConcurrentHashMap (多執行緒)，Hashtable 僅維護舊系統。

實戰：單字詞頻統計

public static void wordFrequency(String text) {
    Hashtable freq = new Hashtable<>();
    for (String word : text.toLowerCase().split("\\W+")) {
        if (word.isEmpty()) continue;
        freq.put(word, freq.getOrDefault(word, 0) + 1); // Java 8+
    }
    // 排序輸出前 10
    freq.entrySet().stream()
        .sorted(Map.Entry.comparingByValue().reversed())
        .limit(10)
        .forEach(e -> System.out.println(e.getKey() + ": " + e.getValue()));
}