面试官:"准备用HashMap存1w条数据,构造时传10000还会触发扩容吗?"

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// 预计存入 1w 条数据,初始化赋值 60

00,出理

 resize。
HashMap<String,String> map = new HashMap<>(60

00)
// for (int i = 0; i < 60

00; i++)

Java 集合的扩容

HashMap 算是什儿 人最常用的集合之一,我真是对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,或者 HashMap 依然是最常用的。

什儿 人通过 HashMap 来存储 Key-Value 什儿 键值对形式的数据,其组织组织结构通过哈希表,让存取速率最好时能不需要 达到 O(1),而又不可能 不可能 发生的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的底部形态,让速率最差也差不过 O(logn)。

整体来说,HashMap 作为一款工业级的哈希表底部形态,速率还是有保障的。

编程语言提供的集合类,我真是底层还是基于数组、链表什儿 最基本的数据底部形态,或者和什儿 人直接使用数组不同,集合在容量不足英文时,会触发动态扩容来保证有足够的空间存储数据

动态扩容,涉及到数据的拷贝,是什儿 生活「较重」的操作。那不可能 不需要 提前选则集合将要存储的数据量范围,就能不需要 通过构造辦法 ,指定集合的初始容量,来保证接下来的操作中,不至于触发动态扩容。

这就引入了本文开篇的间题图片,不可能 使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续什儿 人立即存入 1w 条数据,算是符合与其不需要触发扩容呢?

在分析什儿 间题图片前,另一个 们先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了那些?

PS:本文所涉及代码,均以 JDK 1.8 中 HashMap 的源码举例。

HashMap 的初始化

在 HashMap 中,提供了一个 指定初始容量的构造辦法 HashMap(int initialCapacity),什儿 辦法 最终会调用到 HashMap 另一个 构造辦法 ,其中的参数 loadFactor 太久默认值 0.75f。

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);
}

其中的成员变量 threshold 太久用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,也太久说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造辦法 的逻辑能不需要 看出,HashMap 并都在直接使用组织组织结构传递进来的 initialCapacity,太久经过了 tableSizeFor() 辦法 的出理 ,再赋值到 threshole 上。

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;
}

tableSizeFor() 辦法 中,通过逐步位运算,就能不需要 让返回值,保持在 2 的 N 次幂。以方便在扩容的但是,快速计算数据在扩容后的新表中的位置。

没哟当什儿 人从组织组织结构传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 辦法 出理 但是,就会变成 2 的 14 次幂 16384,再算上负载因子 0.75f,实际在不触发扩容的前提下,可存储的数据容量是 12288(16384 * 0.75f)。

什儿 场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,太久会触发什儿 人猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

当什儿 人把初始容量,调整到 60 0 时,情况表又不一样了,情况表表具体分析。

再回到 HashMap 的构造辦法 ,threshold 为扩容的阈值,在构造辦法 中由 tableSizeFor() 辦法 调整后直接赋值,太久在构造 HashMap 时,不可能 传递 60 0,threshold 调整后的值我我真是是 1024,但 HashMap 太久直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并没哟参与运算,那在底下具体逻辑的但是,HashMap 是怎么出理 的呢?

在 HashMap 中,所有的数据,都在通过成员变量 table 数组来存储的,在 JDK 1.7 和 1.8 中我真是 table 的类型有所不同,或者数组什儿 基本底部形态并没哟变化。没哟 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,太久:

table.size == threshold * loadFactor

那什儿 table 是在那些但是初始化的呢?这就要说会到什儿 人老会 在回避的间题图片,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 辦法 中。什儿 辦法 不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

当什儿 人首次调用 HashMap 的 put() 辦法 存数据时,不可能 发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 辦法 中。

final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,boolean evict) {
    Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i;
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0)
    n = (tab = resize()).length; // 调用 resize()
    // ...
}

resize() 辦法 中,调整了最终 threshold 值,以及完成了 table 的初始化。

final Node<K,V>[] resize() {
    Node<K,V>[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; 
    }
    else if (oldThr > 0) 
        newCap = oldThr; // ①
    else {               
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        // ②
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr; // ③
    Node<K,V>[] newTab = (Node<K,V>[])new Node[newCap];
    table = newTab; // ④
    // ....
}

注意看代码中的注释标记。

不可能 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,太久我将初始化 table 的逻辑用注释标记出来了。其中 xxxCap 和 xxxThr 分别对应了 table 的容量和动态扩容的阈值,太久发生旧和新两组数据。

当什儿 人指定了初始容量,且 table 未被初始化时,oldThr 就不为 0,则会走到代码 的逻辑。在其中将 newCap 赋值为 oldThr,也太久新创建的 table 会是什儿 人构造的 HashMap 时指定的容量值。

之都会进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了什儿 限制时需让 newThr 在一个 合法的范围内。

在代码 中,将使用 loadFactor 调整后的阈值,重新保存到 threshold 中。并通过 newCap 创建新的数组,将其指定到 table 上,完成 table 的初始化(代码 )。

到这里也就清楚了,我真是什儿 人在初始化时,传递进来的 initialCapacity 我真是被赋值给 threshold,或者它实际是 table 的尺寸,或者最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

没哟回到但是的间题图片都在答案了,我真是 HashMap 初始容量指定为 60 0,或者它太久表示 table 数组为 60 0,扩容的重要辦法 扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是不足英文以承载 60 0 条数据的,最终在存够 1k 条数据但是,都会触发一次动态扩容。

通常在初始化 HashMap 时,初始容量都在根据业务来的,而不需就是一个 固定值,为此什儿 人时需一个 特殊出理 的辦法 ,太久将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时太久除以 0.75。

什儿 我想要用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 60 0 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,然都会被 tableSizeFor() 辦法 调整到 2048,足够存储数据而不需要触发扩容。

当想用 HashMap 存放 1w 条数据时,依然设置 60 00 / 0.75,实际传递进去的值是 13333,会被调整到 16384,和什儿 人直接传递 60 00 效果是一样的。

小结时刻

到这里,就了解清楚了 HashMap 的初始容量,应该怎么科学的计算,本质上你传递进去的值不可能 并无法直接存储没哟多数据,会一个 动态调整的过程。其中就时需将什儿 人预期的值进行放大,比较科学的太久辦法 装载因子进行放大。

最后什儿 人再总结一下:

  1. HashMap 构造辦法 传递的 initialCapacity,我真是在出理 后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造辦法 传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 辦法 动态调整为 2 的 N 次幂,以方便在扩容的但是,计算数据在 newTable 中的位置。
  3. 不可能 设置了 table 的初始容量,会在初始化 table 时,将扩容阈值 threshold 重新调整为 table.size * loadFactor。
  4. HashMap 算是扩容,由 threshold 决定,而 threshold 又由初始容量和 loadFactor 决定。
  5. 不可能 什儿 人预先知道 HashMap 数据量范围,能不需要 预设 HashMap 的容量值来提升速率,或者时需注意要考虑装载因子的影响,不需要 保证不需要触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章太久,或者很少没哟人从初始容量的深度图来分析其中的逻辑,而初始容量又是集合中比较实际的优化点。我我真是不少人也搞不清楚,在设置 HashMap 初始容量时,算是应该考虑装载因子,才有了此文。

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