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 500,处理 resize。
HashMap<String,String> map = new HashMap<>(500)
// for (int i = 0; i < 500; i++)

Java 集合的扩容

HashMap 算是 .我.我 最常用的集合之一,嘴笨 对于 Android 开发者,Google 官方推荐了更省内存的 SparseArray 和 ArrayMap,一点 HashMap 依然是最常用的。

.我.我 通过 HashMap 来存储 Key-Value 你你是什么键值对形式的数据,其内部管理通过哈希表,让存取传输速率最好时都并能达到 O(1),而又一点一点趋于稳定的 Hash 冲突,引入了链表和红黑树的底部形态,让传输速率最差也差不过 O(logn)。

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

编程语言提供的集合类,嘴笨 底层还是基于数组、链表你你是什么最基本的数据底部形态,一点和.我.我 直接使用数组不同,集合在容量欠缺时,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,是本身「较重」的操作。那一点并能提前选者集合将要存储的数据量范围,就都并能通过构造方法,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问题报告 报告 ,一点使用 HashMap,当初始化是构造函数指定 1w 时,后续.我.我 立即存入 1w 条数据,算是 符合与其不想触发扩容呢?

在分析你你是什么问题报告 报告 前,那.我.我 先来看看,HashMap 初始化时,指定初始容量值都做了你你是什么?

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,提供了另另一一三个白指定初始容量的构造方法 HashMap(int initialCapacity),你你是什么方法最终会调用到 HashMap 那我构造方法,其中的参数 loadFactor 所以我默认值 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 所以我用来存储,触发 HashMap 扩容的阈值,也所以我说,当 HashMap 存储的数据量达到 threshold 时,就会触发扩容。

从构造方法的逻辑都并能看出,HashMap 并都在直接使用内部管理传递进来的 initialCapacity,所以我经过了 tableSizeFor() 方法的处理,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() 方法中,通过逐步位运算,就都并能让返回值,保持在 2 的 N 次幂。以方便在扩容的后后,快速计算数据在扩容后的新表中的位置。

不出当.我.我 从内部管理传递进来 1w 时,实际上经过 tableSizeFor() 方法处理后后,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)。

你你是什么场景下,用来存放 1w 条数据,绰绰有余了,从不想触发.我.我 猜想的扩容。

HashMap 的 table 初始化

当.我.我 把初始容量,调整到 50 时,清况 又不一样了,具体清况 具体分析。

再回到 HashMap 的构造方法,threshold 为扩容的阈值,在构造方法中由 tableSizeFor() 方法调整后直接赋值,所以在构造 HashMap 时,一点传递 50,threshold 调整后的值嘴笨 是 1024,但 HashMap 从不直接使用它。

仔细想想就会知道,初始化时决定了 threshold 值,但其装载因子(loadFactor)并不出参与运算,那在顶端具体逻辑的后后,HashMap 是怎么处理的呢?

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 中嘴笨 table 的类型有所不同,一点数组你你是什么基本底部形态并不出变化。不出 table、threshold、loadFactor 三者之间的关系,所以我:

table.size == threshold * loadFactor

那你你是什么 table 是在你你是什么后后初始化的呢?这就要说会到.我.我 时不时在回避的问题报告 报告 ,HashMap 的扩容。

在 HashMap 中,动态扩容的逻辑在 resize() 方法中。你你是什么方法不仅仅承担了 table 的扩容,它还承担了 table 的初始化。

当.我.我 首次调用 HashMap 的 put() 方法存数据时,一点发现 table 为 null,则会调用 resize() 去初始化 table,具体逻辑在 putVal() 方法中。

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() 方法中,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。

一点 resize() 还糅合了动态扩容的逻辑,所以我将初始化 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,所以趋于稳定旧和新两组数据。

当.我.我 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,也所以我新创建的 table 会是.我.我 构造的 HashMap 时指定的容量值。

之都在进入代码 的逻辑,其中就通过装载因子(loadFactor)调整了新的阈值(newThr),当然这里也做了一点限制必须让 newThr 在另另一一三个白合法的范围内。

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,嘴笨 .我.我 在初始化时,传递进来的 initialCapacity 嘴笨 被赋值给 threshold,一点它实际是 table 的尺寸,一点最终会通过 loadFactor 重新调整 threshold

不出回到后后的问题报告 报告 都在答案了,嘴笨 HashMap 初始容量指定为 50,一点它所以我表示 table 数组为 50,扩容的重要方法扩容阈值会在 resize() 中调整为 768(1024 * 0.75)。

它是欠缺以承载 50 条数据的,最终在存够 1k 条数据后后,都在触发一次动态扩容。

通常在初始化 HashMap 时,初始容量都在根据业务来的,而不想是另另一一三个白固定值,为此.我.我 必须有另另一一三个白特殊处理的方法,所以我将预期的初始容量,再除以 HashMap 的装载因子,默认时所以我除以 0.75。

类似你要用 HashMap 存放 1k 条数据,应该设置 50 / 0.75,实际传递进去的值是 1333,然都在被 tableSizeFor() 方法调整到 2048,足够存储数据而不想触发扩容。

当想用 HashMap 存放 1w 条数据时,依然设置 500 / 0.75,实际传递进去的值是 13333,会被调整到 16384,和.我.我 直接传递 500 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一点并无法直接存储不出多数据,会有另另一一三个白动态调整的过程。其中就必须将.我.我 预期的值进行放大,比较科学的所以我方法装载因子进行放大。

最后.我.我 再总结一下:

  1. HashMap 构造方法传递的 initialCapacity,着嘴笨 处理后被存入了 loadFactor 中,但它实际表示 table 的容量。
  2. 构造方法传递的 initialCapacity,最终会被 tableSizeFor() 方法动态调整为 2 的 N 次幂,以方便在扩容的后后,计算数据在 newTable 中的位置。
  3. 一点设置了 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. 一点.我.我 预先知道 HashMap 数据量范围,都并能预设 HashMap 的容量值来提升传输速率,一点必须注意要考虑装载因子的影响,并能保证不想触发预期之外的动态扩容。

HashMap 作为 Java 最常用的集合之一,市面上优秀的文章所以,一点很少不出人从初始容量的宽度来分析其中的逻辑,而初始容量又是集合中比较实际的优化点。嘴笨 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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