HashMap的初始容量和加載因子

原文地址：xeblog.cn/articles/26

注：本文全部代碼示例均基於 JDK8。

從源碼出發

默認值

經過查看 HashMap 的源碼能夠得知其默認的初始容量爲 16，默認的加載因子爲 0.75。

/** * The default initial capacity - MUST be a power of two. * 默認的初始容量（必須是2的N次冪），默認爲2^4＝16 */
static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 1 << 4; // aka 16
/** * The load factor used when none specified in constructor. * 默認的加載因子爲0.75 */
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
複製代碼

構造方法

/** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial * capacity and load factor. * * @param initialCapacity the initial capacity * @param loadFactor the load factor * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative * or the load factor is nonpositive */
public HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) {
		if (initialCapacity < 0)
				throw new IllegalArgumentException("Illegal initial capacity: " +
																					 initialCapacity);
		if (initialCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
				initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
		if (loadFactor <= 0 || Float.isNaN(loadFactor))
				throw new IllegalArgumentException("Illegal load factor: " +
																					 loadFactor);
		this.loadFactor = loadFactor;
		this.threshold = tableSizeFor(initialCapacity);
}

/** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the specified initial * capacity and the default load factor (0.75). * * @param initialCapacity the initial capacity. * @throws IllegalArgumentException if the initial capacity is negative. */
public HashMap(int initialCapacity) {
		this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR);
}

/** * Constructs an empty <tt>HashMap</tt> with the default initial capacity * (16) and the default load factor (0.75). */
public HashMap() {
		this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; // all other fields defaulted
}
複製代碼

通常狀況下都是經過這三種構造方法來初始化 HashMap 的。經過默認的無參構造方法初始化後 HashMap 的容量就是默認的16，加載因子也是默認的0.75；經過帶參數的構造方法能夠初始化一個自定義容量和加載因子的 HashMap。一般狀況下，加載因子使用默認的0.75就好。

初始容量

HashMap 的容量要求必須是2的N次冪，這樣能夠提升散列的均勻性，下降 Hash 衝突的風險。可是容量能夠經過構造方法傳入的，若是我傳入一個非2次冪的數進去呢？好比3？傳進去也不會幹嗎呀，又不報錯。。。哈哈哈哈。 是的，不會報錯的，那是由於 HashMap 本身將這個數轉成了一個最接近它的2次冪的數。這個轉換的方法是 tableSizeFor(int cap) 。

/** * Returns a power of two size for the given target capacity. */
static final int tableSizeFor(int cap) {
		int n = cap - 1;
		n |= n >>> 1;
		n |= n >>> 2;
		n |= n >>> 4;
		n |= n >>> 8;
		n |= n >>> 16;
		return (n < 0) ? 1 : (n >= MAXIMUM_CAPACITY) ? MAXIMUM_CAPACITY : n + 1;
}
複製代碼

這個方法會將傳入的數轉換成一個2次冪的數，好比傳入的是3，則返回的是4；傳入12，則返回的是16。

加載因子

加載因子和 HashMap 的擴容機制有着很是重要的聯繫，它能夠決定在何時才進行擴容。HashMap 是經過一個閥值來肯定是否擴容，當容量超過這個閥值的時候就會進行擴容，而加載因子正是參與計算閥值的一個重要屬性，閥值的計算公式是 容量 * 加載因子。若是經過默認構造方法建立 HashMap ，則閥值爲 16 * 0.75 = 12 ，就是說當 HashMap 的容量超過12的時候就會進行擴容。

/** * The next size value at which to resize (capacity * load factor). * * @serial */
int threshold;
複製代碼

這是 HashMap 的 putVal(...) 方法的一個片斷，put(...) 方法其實就是調用的這個方法，size 是當前 HashMap 的元素個數，當元素個數＋1後超過了閥值就會調用 resize() 方法進行擴容。

if (++size > threshold)
		resize();
複製代碼

加載因子在通常狀況下都最好不要去更改它，默認的0.75是一個很是科學的值，它是通過大量實踐得出來的一個經驗值。當加載因子設置的比較小的時候，閥值就會相應的變小，擴容次數就會變多，這就會致使 HashMap 的容量使用不充分，還沒添加幾個值進去就開始進行了擴容，浪費內存，擴容效率還很低；當加載因子設置的又比較大的時候呢，結果又很相反，閥值變大了，擴容次數少了，容量使用率又提升了，看上去是很不錯，實際上仍是有問題，由於容量使用的越多，Hash 衝突的機率就會越大。因此，選擇一個合適的加載因子是很是重要的。

實踐檢驗真理

默認無參構造方法測試

經過默認構造方法建立一個 HashMap，並循環添加13個值

當添加第1個值後，容量爲16，加載因子爲0.75，閥值爲12

當添加完第13個值後，執行了擴容操做，容量變爲了32，加載因子不變，閥值變爲了24

有參構造方法測試－只設置初始容量

建立一個初始容量爲12（非2次冪數）的 HashMap，並添加1個值

建立一個初始容量爲2的 HashMap，並添加2個值

當添加完第1個值後，容量爲2，加載因子爲0.75，閥值爲1

當添加完第2個值後，執行了擴容操做，容量變爲4，加載因子爲0.75，閥值爲3

有參構造方法測試－設置初始容量和加載因子

建立一個初始容量爲二、加載因子爲1的 HashMap，並添加2個值

當添加完第1個值後，容量爲2，加載因子爲1，閥值爲2

當添加完第2個值後，並無執行擴容操做，容量、加載因子、閥值均沒有變化