[C#] System.Collections.Hashtable — 非ジェネリックなハッシュテーブルの仕組みと使いどころ

System.Collections.Hashtable は、.NET Framework 1.0 から提供されている 非ジェネリックなキー・値ストア（連想配列） です。Dictionary<TKey, TValue>（.NET 2.0+）の登場で主役の座を譲りましたが、いまだに古い API のシグネチャや構成ファイル系のクラスで顔を出します。本記事では Hashtable の 内部構造・インターフェース・性能特性・使いどころ を整理します。

`Hashtable` とは

名前空間：System.Collections
内部構造：オープンアドレス法（ダブルハッシュ） によるハッシュテーブル
キー・値はともに object。値型はボックス化される
既定のロードファクター（loadFactor）は 1.0、要素数が容量を超えたら 再ハッシュ で約 2 倍に拡張
null キーは不可（ArgumentNullException）。null 値は可

using System.Collections;

var table = new Hashtable
{
    ["apple"]  = 150,
    ["orange"] = 120,
};

if (table.ContainsKey("apple"))
{
    int price = (int)table["apple"]!; // object → int のキャスト
    Console.WriteLine(price);
}

Dictionary<TKey, TValue> がチェイニング（バケット内に連結リスト）を採用しているのに対し、Hashtable は オープンアドレス法 を採用しているのが実装上の大きな違いです。

サポートするインターフェース

インターフェース	役割
`IDictionary`	キー・値の組を扱う連想コレクション
`ICollection`	`Count` / `CopyTo` / 同期サポート
`IEnumerable`	`foreach` で `DictionaryEntry` を列挙
`ICloneable`	`Clone()` で浅いコピー

`IDictionary`

IDictionary は キーと値の対応づけ を表す非ジェネリックなインターフェースです。Hashtable の中核となる API はすべてここで定義されています。

public interface IDictionary : ICollection
{
    object? this[object key] { get; set; }
    ICollection Keys { get; }
    ICollection Values { get; }
    bool Contains(object key);
    void Add(object key, object? value);
    void Remove(object key);
    void Clear();
    IDictionaryEnumerator GetEnumerator();
    bool IsFixedSize { get; }
    bool IsReadOnly { get; }
}

foreach で得られる要素は DictionaryEntry 構造体で、Key と Value プロパティを持ちます。

foreach (DictionaryEntry entry in table)
{
    Console.WriteLine($"{entry.Key} = {entry.Value}");
}

IDictionary を実装するメリットは、構成ファイルやテンプレートエンジンなど キー・値構造を要求する API にそのまま渡せる点です（例：HashtableConverter、古い ASP.NET の ViewState まわりなど）。

`ICollection` / `IEnumerable` / `ICloneable`

ICollection の詳細は ArrayList の記事を参照。
IEnumerable / IEnumerator の詳細は IEnumerable と IEnumerator の記事を参照。
ICloneable の浅いコピーと深いコピーの違いは ICloneable インターフェースの記事を参照。

Hashtable.Clone() は 浅いコピー。バケット配列は新規確保されますが、参照型のキー・値は同じインスタンスを共有します。

キーの等値性 — `GetHashCode` と `Equals`

Hashtable がキーを格納する際は、

key.GetHashCode() でハッシュ値を計算
ハッシュ値からバケット位置を決定
衝突したら別のキーと key.Equals(other) で比較

という流れになります。キーに使う型は GetHashCode と Equals を一貫して実装 しておく必要があります。record 型や値の等価性で比較したい型では特に重要です。

カスタムの比較ロジックを使いたいときは、コンストラクタに IEqualityComparer を渡せます。

var caseInsensitive = new Hashtable(StringComparer.OrdinalIgnoreCase);
caseInsensitive["Apple"] = 1;
Console.WriteLine(caseInsensitive["APPLE"]); // 1

主な API と計算量

操作	API	平均計算量	最悪計算量
追加	`Add(key, value)` / `[k] = v`	O(1) 償却	O(n)（再ハッシュ時）
取得	`[key]`	O(1)	O(n)（衝突時）
削除	`Remove(key)`	O(1)	O(n)
検索	`ContainsKey(key)`	O(1)	O(n)
値検索	`ContainsValue(value)`	O(n)	O(n)
列挙	`foreach`	O(n)

ロードファクター（既定 1.0）を下げると 衝突は減るがメモリは増える。コンストラクタで指定可能です。

var table = new Hashtable(capacity: 10_000, loadFactor: 0.7f);

ボックス化のコスト

Dictionary<TKey, TValue> と異なり、Hashtable のキー・値は両方 object。値型を扱うとキー側・値側の両方で ボックス化 が発生します。

var ht = new Hashtable();
for (int i = 0; i < 1_000_000; i++) ht[i] = i; // キーも値も各 100 万回ボックス化

100 万件規模で Dictionary<int, int> と比べると、メモリ消費・速度の両面で 数倍～10 倍程度の差 が出ることもあります。

`Dictionary<TKey, TValue>` との比較

観点	`Hashtable`	`Dictionary<TKey, TValue>`
型安全	× `object` のキャスト	◯ コンパイル時に保証
値型のボックス化	発生する	発生しない
衝突解決	オープンアドレス法	分離チェイニング
列挙の戻り値	`DictionaryEntry`	`KeyValuePair<TKey, TValue>`
スレッドセーフ	`Synchronized` ラッパあり（限定的）	通常版は非スレッドセーフ
推奨度	レガシーのみ	新規コードの標準

新規コードでは 常に Dictionary<TKey, TValue>、並行アクセスが必要なら ConcurrentDictionary<TKey, TValue> を選ぶのが鉄則です。

スレッドセーフラッパ

複数スレッドからの 読み取り専用アクセスはロックなしでスレッドセーフ、書き込みを含む並行アクセスは Hashtable.Synchronized でラップします。

var sync = Hashtable.Synchronized(new Hashtable());
sync["key"] = "value"; // 各操作が暗黙でロックされる

ただし、現代の並行処理では ConcurrentDictionary<TKey, TValue> のほうが粒度の細かいロックで高性能です。

使いどころ

実務で Hashtable を選ぶ理由はほぼありません。出会うのは次のような場面です。

レガシーコードのメンテナンス：既存 API のシグネチャが Hashtable のまま。
古い ASP.NET / .NET Remoting / WCF：内部で Hashtable を使っている API への接続。
構成ファイル系の互換：古い IDictionary ベースの構成データ。
動的キー・値（型混在）：理屈上は Dictionary<object, object> で十分。

移行例

// Before
Hashtable ht = LoadLegacy();
foreach (DictionaryEntry e in ht)
{
    string key   = (string)e.Key;
    int    value = (int)e.Value!;
    Console.WriteLine($"{key} = {value}");
}

// After（型がわかるなら直接 Dictionary に詰め替える）
var dict = ht.Cast<DictionaryEntry>()
             .ToDictionary(e => (string)e.Key, e => (int)e.Value!);

foreach (var (k, v) in dict)
    Console.WriteLine($"{k} = {v}");

まとめ

Hashtable は 非ジェネリックな連想配列。内部はオープンアドレス法のハッシュテーブル。
IDictionary / ICollection / IEnumerable / ICloneable を実装。
平均 O(1) アクセスだが、値型は キー・値とも にボックス化される。
新規コードでは Dictionary<TKey, TValue>、並行なら ConcurrentDictionary<TKey, TValue> を選ぶ。
レガシー API との接続点で出会ったら Cast<DictionaryEntry>().ToDictionary(...) で素早く型安全に持ち込もう。

Hashtable とは

サポートするインターフェース

IDictionary

ICollection / IEnumerable / ICloneable

キーの等値性 — GetHashCode と Equals