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Java 实例 – 遍历 HashTable 的键值（手把手讲解）

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在 Java 编程中，HashTable 是一个经典的键值对集合类，它通过键（Key）与值（Value）的映射关系实现高效的数据存储与检索。然而，当需要处理大量数据或执行复杂操作时，如何高效遍历 HashTable 的键值对便成为了一个关键问题。本文将以“Java 实例 – 遍历 HashTable 的键值”为主题，通过循序渐进的方式，结合代码示例与生动比喻，帮助读者掌握不同遍历方法的实现逻辑与适用场景。无论是编程初学者还是希望巩固知识的中级开发者，都能从中获得实用技巧与深入理解。

一、基础概念：HashTable 是什么？为什么需要遍历？

1.1 HashTable 的核心特性

HashTable 是 Java 中基于哈希表（Hash Table）实现的集合类，具有以下特点：

  • 键值对存储：每个元素由唯一的键（Key）和对应的值（Value）组成。
  • 线程安全：通过同步方法（synchronized）保证多线程环境下的安全性。
  • 无序性：元素的存储顺序与插入顺序无关，因此遍历时可能无法保证顺序一致性。

比喻：可以将 HashTable 想象为一个图书馆的目录系统。每个书籍的书名（键）对应其存放的书架位置（值），但书架的排列顺序并不遵循书籍的添加顺序。

1.2 遍历 HashTable 的必要性

遍历 HashTable 的键值对通常是为了：

  • 数据处理：对所有键或值执行计算、筛选或格式化操作。
  • 状态检查：验证键值对的完整性或统计某些属性。
  • 可视化输出：将数据以用户友好的形式展示，例如表格或图表。

例如，假设一个电商系统使用 HashTable 存储商品名称（键）与库存数量（值），遍历操作可以帮助生成实时库存报告。

二、遍历 HashTable 的核心方法与代码实现

2.1 方法一：使用 Enumeration 遍历（传统方式）

HashTable 提供了 keys() 和 elements() 方法，结合 Enumeration 接口实现遍历。

代码示例：

import java.util.Enumeration;
import java.util.Hashtable;

public class HashTableEnumerationExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建并初始化 HashTable
        Hashtable<String, Integer> inventory = new Hashtable<>();
        inventory.put("Apple", 100);
        inventory.put("Banana", 200);
        inventory.put("Orange", 150);

        // 遍历所有键
        Enumeration<String> keys = inventory.keys();
        while (keys.hasMoreElements()) {
            String key = keys.nextElement();
            System.out.println("Key: " + key);
        }

        // 遍历所有值
        Enumeration<Integer> values = inventory.elements();
        while (values.hasMoreElements()) {
            Integer value = values.nextElement();
            System.out.println("Value: " + value);
        }
    }
}

关键点解析：

  • Enumeration 是 Java 的旧版接口，类似于迭代器（Iterator），但功能较为基础。
  • hasMoreElements() 判断是否还有元素，nextElement() 获取下一个元素。

注意：Enumeration 在现代 Java 中已较少使用，推荐优先采用迭代器或 Java 8 的 Stream API。

2.2 方法二：使用迭代器（Iterator）遍历

通过 keySet() 或 entrySet() 方法结合迭代器，可以更灵活地操作键值对。

代码示例：

public class HashTableIteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<String, Integer> inventory = new Hashtable<>();
        inventory.put("Apple", 100);
        inventory.put("Banana", 200);
        inventory.put("Orange", 150);

        // 遍历键集合
        for (String key : inventory.keySet()) {
            System.out.println("Key: " + key);
        }

        // 遍历键值对集合（推荐方式）
        for (Object entry : inventory.entrySet()) {
            java.util.Map.Entry<?, ?> pair = (java.util.Map.Entry<?, ?>) entry;
            System.out.println("Key: " + pair.getKey() + ", Value: " + pair.getValue());
        }
    }
}

关键点解析：

  • keySet() 返回所有键的集合，通过 for-each 循环直接遍历。
  • entrySet() 返回键值对的集合，每个元素是一个 Map.Entry 对象，需通过 getKey() 和 getValue() 访问具体值。
  • 类型转换：由于 HashTable 继承自 Dictionary，其 entrySet() 返回的是 Object 类型，需显式转换为 Map.Entry。

2.3 方法三：Java 8 及以上版本的 Stream API

通过 entrySet().stream() 可以利用流式处理实现更简洁的遍历逻辑。

代码示例：

public class HashTableStreamExample {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<String, Integer> inventory = new Hashtable<>();
        inventory.put("Apple", 100);
        inventory.put("Banana", 200);
        inventory.put("Orange", 150);

        // 使用 Stream API 遍历并处理键值对
        inventory.entrySet().stream()
            .forEach(entry -> {
                System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
            });
    }
}

关键点解析：

  • stream() 方法将键值对集合转为流，通过 forEach() 执行遍历操作。
  • 优势：代码简洁且支持链式调用，例如结合 filter() 或 map() 进行条件筛选或转换。

三、实战案例：综合遍历与数据处理

假设需要从 HashTable 中筛选出库存数量大于 150 的商品，并输出格式化的结果。

完整代码示例：

public class HashTableFilterExample {
    public static void main(String[] args) {
        Hashtable<String, Integer> inventory = new Hashtable<>();
        inventory.put("Apple", 100);
        inventory.put("Banana", 200);
        inventory.put("Orange", 150);
        inventory.put("Grape", 80);

        // 使用 Stream API 过滤并格式化输出
        inventory.entrySet().stream()
            .filter(entry -> ((Integer) entry.getValue()) > 150)
            .forEach(entry -> {
                String formattedOutput = String.format(
                    "Product: %-10s | Stock: %3d", 
                    entry.getKey(), 
                    entry.getValue()
                );
                System.out.println(formattedOutput);
            });
    }
}

输出结果：

Product: Banana    | Stock: 200

关键点解析：

  • 类型转换：entry.getValue() 返回 Object，需强制转换为 Integer 进行数值比较。
  • 格式化字符串：String.format() 通过占位符 %-10s 和 %3d 实现对齐与宽度控制，提升输出的可读性。

四、注意事项与常见问题

4.1 遍历时修改 HashTable 的结构

在遍历过程中直接修改 HashTable（例如添加或删除元素）会导致 ConcurrentModificationException 异常。

  • 解决方案：通过迭代器的 remove() 方法或创建临时集合暂存待修改项。

4.2 线程安全与性能

HashTable 的同步机制虽然保证了线程安全，但可能降低性能。若无需多线程支持，可考虑改用 HashMap。

4.3 键值对的 null 值处理

HashTable 不允许键为 null，但值可以为 null。遍历时需避免空指针异常。

五、总结

通过本文的讲解，读者应已掌握以下核心内容：

  1. 基础概念：理解 HashTable 的存储机制与线程安全特性。
  2. 遍历方法：Enumeration、迭代器、Stream API 的实现逻辑与适用场景。
  3. 实战应用：结合过滤与格式化操作，解决实际业务需求。

遍历 HashTable 的键值对不仅是数据操作的基础技能，更是优化代码结构、提升效率的关键步骤。建议读者通过编写更多案例（如统计键值对数量、按值排序等）进一步巩固知识。

最后提醒：在 Java 新版本中，Hashtable 因为性能问题逐渐被 HashMap 取代，但在特定场景（如需要线程安全）下仍可选择使用。学习遍历逻辑时，可将方法迁移到 HashMap 上，实现知识的灵活运用。

希望这篇文章能成为你探索 Java 集合类的指南，助你在编程道路上稳步前行！

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